现在，研究人员开发了一种快速简便的方法，可以将木质生物制品木质素转化为纳米颗粒，这种纳米颗粒可以制造出具有防雾性能的透明涂层或彩色抗反射表面。这一发现将这种丰富的废物转化为一种有用的材料，具有多种应用，如玻璃和车窗。
随着当前对循环经济和气候变化的重视，木质素是一种将木材中的细胞、纤维和导管结合在一起的有机物质，已被认为是一种有前途的可再生资源，可以取代化石基材料。但是，目前，纸浆和造纸工业的副产品尚未得到充分利用，约98%用于燃烧加热或发电。
利用木质素的障碍之一是其复杂的分子结构，这使得它难以分解。现在，芬兰阿尔托大学的研究人员已经开发出一种将木质素转化为具有防雾和抗反射特性的生物基透明涂层的方法。
木质素纳米颗粒（LNPs）是亲水的，适合制造纹理，使其成为光学应用的完美选择，特别是那些需要防雾性能的应用。然而，实现这一用途的一个问题是克服颗粒的不透明度，这需要精确控制薄膜厚度。
在目前的研究中，研究人员着眼于减小 LNPs 的尺寸，以克服不透明度问题，因为较小的颗粒不那么浑浊，以更均匀的方式散射光线。
该研究的主要作者亚历山大·海恩（Alexander Henn）说：“光学涂层需要透明，但到目前为止，甚至可以看到相当薄的木质素颗粒膜。我们知道，小颗粒看起来不那么浑浊，所以我想看看是否可以通过将颗粒尺寸降至最低来制作不可见的颗粒膜。”
为了减小颗粒大小，研究人员通过乙酰化对木质素进行了化学修饰，乙酰化是一种将乙酰官能团引入有机化合物的酯化反应。在相对较低的温度（140°F/60°C）下，使用乙酸驱动反应仅需10分钟，该过程产生了高浓度的超小 LNPs，具有意想不到的性能。
亚历山大·海恩解释道：“我用乙酰化木质素制成的木质素颗粒具有相当令人惊讶的特性，这使得这项研究的其余部分非常有趣。例如，制造光子薄膜的可能性完全是一个惊喜。”
颗粒的小尺寸使研究人员能够控制层的厚度和外观，从透明的亚单层到多层薄膜，这使得他们能够控制不同波长光的颜色和吸光度。
他们发现，超薄透明涂层减少了水滴引起的光散射，并得出结论，乙酰化木质素适合作为透明表面的防雾涂层。而且，通过使用更厚的层和多层薄膜，研究人员可以控制涂层的颜色，实现黄色、蓝色和紫色的明亮色调。这些较厚的层也是光子层；也就是说，它们反射光。
研究人员说，乙酰化反应的速度和容易程度以及它的高产量，意味着它可以扩大到工业水平，木质素作为碳汇的额外好处。
该研究的通讯作者之一莫妮卡·奥斯特伯格（Monika Österberg）说：“以木质素为基础的产品可能具有商业价值，同时还可以作为碳汇，帮助减轻当前对化石燃料的依赖，减少二氧化碳的排放。像这样的高价值应用，对于推动木质素的增值和使我们摆脱仅将木质素用作燃料非常重要。”
这项研究发表在《化学工程杂志》上。
如果朋友们喜欢，敬请关注“知新了了”！