【色母粒产业网】8 月 15 日消息，塑料泡沫材料在众多领域有着广阔的应用空间，但传统石油基塑料泡沫因不可再生、难以降解等缺陷，正不断加剧资源短缺与环境恶化的问题。纤维素作为自然界中储量最为丰富的天然高分子材料，具备可再生和可降解的特性，利用其制备替代型泡沫材料，被视作缓解当前塑料泡沫资源与环境压力的有效途径。不过，由于纤维素无法进行熔融加工，传统塑料泡沫的加工技术难以直接应用于纤维素基泡沫的生产，这成为制约其产业化发展的一大瓶颈。
近年来，常压干燥工艺的进步为纤维素基泡沫材料的规模化生产开辟了新路径。该工艺的核心技术难题在于解决材料干燥过程中因毛细作用导致的多孔结构坍塌问题。目前，解决这一问题的主要方法有两种：一是采用发泡策略，通过气 - 液界面稳定剂(如表面活性剂)维持气泡结构，以抵消毛细管力;二是运用骨架增强策略，通过改性或添加无机矿物等方式强化材料的微观网络结构。但这些方法往往会引入新的化学试剂或不可降解成分，不仅增加了工艺的复杂性，还降低了材料的环保性能。此外，纤维素基泡沫材料还存在易脆裂、柔韧性不足的问题，这严重限制了其在包装缓冲等关键领域的应用。
据色母粒产业网了解，近日，华东师范大学生命科学学院、上海市调控生物学重点实验室张强课题组成功研发出一种全降解生物质泡沫材料，该材料兼具出色的柔韧性和弹性，且初步验证了规模化生产的可能性。相关研究成果已于 2025 年 8 月 1 日以 “High-Elongation, Water-Weldable, and Fully Degradable Biomass Foams Fabricated via Oven Drying” 为题发表在《Science Advances》上。华东师范大学博士研究生常雨晴和田逸尘为文章共同第一作者，此项研究得到了国家自然科学基金(32071383)的支持。
该研究提出了一种混合生物质发泡策略，通过特殊设计的纤维素纳米纤维与酪蛋白酸钠的协同作用，既能形成稳定的湿态泡沫，又能构建阻气性气泡界面，从而避免烘箱干燥过程中的结构坍塌。其具体步骤为：以全生物质来源的纳米纤维素(CNFs)和酪蛋白酸钠(SC)为原料，通过机械搅拌形成湿泡沫体系，羧甲基纤维素(CMCNFs)与 SC 协同作为皮克林稳定剂，有效稳定气泡界面，显著提升烘箱干燥过程中泡沫的抗坍塌性能。同时，添加甘油进一步赋予材料卓越的柔韧性与高伸长率，最终成功制得 G-CNF/SC 泡沫。
这种泡沫材料展现出优异的力学性能(如高伸长率和弹性)，可与石油基泡沫相媲美，其拉伸应力高达约 400 千帕(与脆性泡沫相当)，同时还具有 137.0% 的优异延展性。在循环弹性方面表现突出，经过 100 次压缩后仍能保持 90% 以上的应力。此外，该材料还具备水焊接特性，焊接后的泡沫材料可恢复 87.3% 的原始拉伸应力及近 100% 的延展率，支持定制化加工复杂结构。研究中还采用流延工艺成功制备出连续泡沫卷材，验证了其规模化生产的可行性。
与以往开发的纤维素基泡沫相比，G-CNF/SC 泡沫具有多项优势，包括高伸长率、优异弹性、水焊接特性、可回收性和生物全降解性。而且，该泡沫材料在生产、使用到处置的全生命周期中，无需复杂的化学处理或昂贵设备，兼具环境友好性与经济可行性，为缓解塑料泡沫污染提供了极具潜力的解决方案。凭借这项研究，G-CNF/SC 泡沫材料在第十九届 “挑战杯” 全国大学生课外学术科技作品竞赛 “揭榜挂帅” 专项赛中荣获全国一等奖。
