春启新程，研途不止✨ 三月已至，“碳索生物质”为大家梳理了2-3月份生物质领域的最新核心文献与研究动态，助力大家快速把握领域前沿，解锁生物质碳索新可能。
本次汇总精选近期发表于国际顶刊、核心期刊及产业前沿报道的研究成果，每一篇都凝聚着领域学者的探索与创新，适合科研工作者、行业从业者及生物质爱好者参考学习。
1.基于环境干燥技术，制造具有一维（纤维）、二维（薄膜）和三维（结构）结构的多功能纤维素气凝胶材料
Fabrication of multifunctional cellulose aerogel materials with one-dimensional (fiber), two-dimensional (film), and three-dimensional (structure) structures based on ambient drying technology
Chemical Engineering Journal ( IF 13.2 ) Pub Date : 2026-02-05 , DOI: 10.1016/j.cej.2026.173773
纤维素气凝胶被广泛认为是一种理想的隔热材料。然而，气凝胶的生产设备，如超临界干燥器或冻干机，需要极端的操作条件。本研究开发了一种新方法，将热致相分离与异质冰核化相结合，通过常压干燥工艺制备纤维素气凝胶。这种方法可应用于各种制造技术，以生产纤维（一维）、薄膜（二维）和复杂结构（三维）。所得的纤维素气凝胶纤维表现出25.63兆帕的优异拉伸强度、91.2%的高孔隙率和81.9%的应变值。这比传统的纤维素气凝胶纤维（约2%）有了显著提高。结果表明，即使该材料经过洗涤和染色处理，其隔热性能仍保持稳定。这种制备策略为多功能纤维素气凝胶纤维、纤维素气凝胶薄膜和三维纤维素气凝胶结构的开发提供了众多可能性。
2.基于机器学习算法支持的木质手指编码实现优秀拉伸应变用于手语翻译
Implementation of excellent tensile strain for sign language translation using wood-based finger-code supported by machine learning algorithms
Chemical Engineering Journal ( IF 13.2 ) Pub Date : 2026-02-05 , DOI: 10.1016/j.cej.2026.173582
该研究基于霍夫迈斯特效应优化界面相互作用，结合化学 - 物理双重交联策略并集成机器学习算法，成功制备了一种可穿戴的木质手指编码设备。该设备的响应时间仅为 212 毫秒，检测下限低至 0.19% 应变，还具有环境友好和低成本的特点，可用于精准捕捉细微的手指关节变形，并实现手语动作与字母信号之间的转换。该传感器以木质纤维素为天然三维支撑框架，以聚丙烯酸（PAA）和聚丙烯酰胺（PAM）为功能填料。框架与填料之间的界面协同作用为设备的优异性能提供了结构基础。同时，霍夫迈斯特效应调节了水凝胶的微交联结构；硫酸根离子（SO₄²⁻）通过调节界面水排列、氢键和疏水性，优化了水凝胶的刚度和柔韧性。它不仅实现了 12.49 兆帕的纵向拉伸应力和 0.83 兆帕的横向拉伸应力，还表现出高机械强度、出色的粘附性、良好的循环稳定性和卓越的电化学性能。在实际应用场景中，佩戴该可穿戴设备后，使用随机梯度下降（SGD）分类器机器学习算法进行模型训练和手势识别分析。最终实现了 98.46% 的超高识别准确率，能够实时准确地分析手势动作并快速输出相应的字母信号，真正实现了绿色、低成本、高灵敏度的手语 - 文字转换。这项研究不仅为智能人机通信领域提供了一种性能优异的新型功能设备，还通过经济高效的技术路线为无障碍通信开辟了新方向，展现出广阔的应用前景。
3.木材限域金属有机框架衍生的具有高稳定性和活性的电催化膜用于难降解抗生素的选择性降解
Wood-confined-MOFs derived electrocatalytic membrane with high stability and activity for selective degradation of refractory antibiotics
Applied Catalysis B: Environment and Energy ( IF 21.1 ) Pub Date : 2026-02-05 , DOI: 10.1016/j.apcatb.2026.126523
碳化衍生是提高金属有机框架（MOFs）电子导电性和稳定性的重要策略，但在热解过程中面临活性位点聚集和浸出的挑战。为克服上述瓶颈，本研究开发了一种新型限域热解策略，通过将UiO - 66(Zr)锚定在椴木的多级多孔通道中，构建具有高稳定性和活性的自支撑电催化膜（ECM）。限域热解后比表面积无显著降低，衍生的ZrO₂均匀分散在煅烧木材支架中。木材限域MOFs衍生的ECM在1.5 V的低电压下选择性降解具有高电离势（IP）值的难降解抗生素（66.7% - 91.2%），并抑制了竞争性析氧反应（析氧电位 = 1.7 V）。揭示了双活性位点（氧空位和路易斯酸位点）的协同机制，产生电子补偿效应，促进•OH和•O₂⁻自由基的生成。此外，通过对模拟城市污水二级出水进行长期电过滤，证明了所制备ECM的潜在应用，其对抗生素和常规污染物具有优异的去除效率，且具有自清洁和稳定性。本研究有望打破传统电催化系统在可持续水处理中固有的稳定性 - 活性权衡效应。
4.具有可逆光响应润湿性的智能木膜用于智能油水分离
Smart wood membrane with reversible photo-responsive wettability for intelligent oil-water separation
Chemical Engineering Journal ( IF 13.2 ) Pub Date : 2026-02-07 , DOI: 10.1016/j.cej.2026.173904
工业废水的肆意排放和频繁的溢油事故产生的含油废水，引发了诸多环境问题，对水生生态系统造成了严重威胁。在众多解决方案中，膜分离技术是一种处理含油废水的高效、环保且经济的方法。在本研究中，通过可控取代反应将4 - 氨基 - 4'-羟基偶氮苯（AH - Azo）接枝到椴木（BW）上，然后将疏水基团（三甲基氯硅烷、三氯(1H,1H,2H,2H - 全氟辛基硅烷)）接枝到AH - Azo另一端的羟基上，制备了光控润湿性智能木材膜。基于偶氮基团的光响应可逆转变，结合两种不同疏水基团的智能木材膜，通过紫外线（UV）和可见光的切换，成功实现了含油废水的有效分离。在交替的紫外线和可见光照射下，该膜呈现出可逆的润湿性切换，能够按需分离油/水混合物和稳定的油包水乳液，通量分别高达7 × 10⁴和7300 L·m⁻²·h⁻¹，分离效率均高于98.7%。疏水端基调节光驱动的润湿性转变，为含油废水分离的生物质衍生膜提供了一种可扩展的途径。
5.基于壳聚糖的复合支架作为一种生物活性锶递送系统介导加速骨再生
A chitosan-based composite scaffold as a bioactive strontium-delivery system mediating accelerated bone regeneration
Carbohydrate Polymers ( IF 12.5 ) Pub Date : 2026-02-08 , DOI: 10.1016/j.carbpol.2026.125082
创伤、肿瘤切除或感染造成的骨缺损是骨科临床实践中的重大挑战。目前的骨移植材料往往受到成骨能力欠佳、供区并发症以及力学性能不足等限制。在本研究中，我们通过微流控静电喷雾结合纤维破碎 - 重组技术，制备了一种由壳聚糖、丝素纤维和海藻酸锶微球组成的复合骨再生支架（CS/SF@SrAlg）。这种基于壳聚糖的复合支架兼具优异的生物相容性、广泛的可获取性和增强的力学性能。各组分之间的化学交联和物理相互作用促进了用于可控释放 Sr²⁺的复合体系的形成。该支架呈现出分级多孔结构，可促进细胞浸润，同时丝素纤维提高了力学完整性并有助于维持最佳微环境。体外实验表明，该支架显著促进了细胞增殖、迁移和成骨矿化，细胞增殖率超过 120%。在大鼠颅骨缺损模型中，该支架显著促进了血管生成和成骨，植入后 8 周观察到 81.8% ± 1.48% 的骨再生覆盖率。从机制上看，RNA 转录组学显示它通过调节关键的 PI3K - Akt 信号通路促进成骨。总体而言，CS/SF@SrAlg 支架是一种有前景的骨缺损修复生物材料策略，具有巨大的临床应用潜力。
6.通过分级双重仿生策略制备的具有高渗透性、强韧且阻燃的大豆粉生物胶粘剂
Strong, Tough and Flame‐Retardant Bio‐Adhesives of Soybean Meal with High Penetrability by Hierarchical Dual Bio‐Inspired Strategy
Small (IF12.1) Pub Date : 2026-02-09 , DOI: 10.1002/smll.202511261
开发可持续、高性能的生物胶粘剂以替代甲醛基树脂仍然是木材工业面临的一项关键挑战。然而，生物胶粘剂的耐水性差、渗透性不佳和粘结强度弱等问题严重制约了其实际应用。在此，我们通过一种分级双重仿生策略，结合双壳贝类铰链的软硬相组合和植物根系状的拓扑缠结，制备出一种具有高渗透性、高强度、高韧性且阻燃的大豆蛋白（SM）基胶粘剂。在该体系中，硫铝酸钙（CSA）作为刚性填料，促使裂纹偏转和能量耗散，而聚丙烯酰胺（PAM）的缠结进一步增强了 SM 基体的韧性以及界面处的机械联锁作用。所制备的 SM 胶粘剂在干剪切强度和湿粘结功方面均有显著提升，分别是原始 SM 胶粘剂的 6.0 倍和 37.5 倍。此外，由于 CSA 的气相保护层和凝聚相阻燃作用，所制备的胶粘剂表现出优异的阻燃性能，极限氧指数达到 32.5%。这项工作为胶合板中替代传统石油基胶粘剂开辟了一条可持续的途径，未来有望实现工业化规模发展并成为环保替代品。
7.用于热管理的通过气体发泡湿法辅助纺丝制备的木质素增强双孔纤维素纤维
Lignin-reinforced dual-porous cellulose fibers via gas-foaming assisted wet spinning for thermal management
Carbohydrate Polymers ( IF 12.5 ) Pub Date : 2026-02-09 , DOI: 10.1016/j.carbpol.2026.125079
开发具有卓越隔热性能、机械强度和透气性的轻质高性能纺织材料，对于解决热量积聚和穿戴安全挑战至关重要。本研究介绍了一种新型木质素增强双孔纤维素纤维（L - DCF），它是通过简单的湿法纺丝工艺，结合气体发泡和两步凝固浴制备而成。通过将木质素磺酸盐（LS）均匀地融入再生纤维素基体中，界面氢键网络得到显著加强，从而制得具有优异机械性能和紫外线（UV）防护性能（紫外线吸收率达94%）的纤维。当发泡剂和LS浓度均为10 wt%时，先采用稀酸作为一级凝固浴，再使用甲醇作为凝固浴，可获得最佳性能。所制备的L - DCF比表面积达到19.02平方米/克，拉伸强度高达66.4 MPa，且吸湿性良好（吸湿率为11.2%）。由于其独特的内膜中空腔和外部纳米孔的双孔结构，L - DCF表现出优异的隔热性能，表面温差可达69℃，同时还具有较高的热稳定性和耐久性。这项工作为设计可持续的纤维素纤维和多功能纺织品铺平了道路，在个人热管理领域具有广阔的应用前景。
8.从剑麻废弃物中绿色再利用tigogenin：作为传统类固醇生产工艺的替代，通过化学酶级联合成孕酮衍生物
Green upcycling of tigogenin from sisal waste: Chemoenzymatic cascade synthesis of progesterone derivatives as an alternative to traditional steroid production processes
Chemical Engineering Journal ( IF 13.2 ) Pub Date : 2026-02-09 , DOI: 10.1016/j.cej.2026.173841
起始原料的结构特性决定性地支配着药用甾体的工业合成途径。剑麻皂素是剑麻纤维加工过程中一种经济且丰富的副产品，在甾体生产方面显示出巨大潜力。然而，其工业应用受到其A环饱和结构以及对环境有害的应用工艺的限制。为应对这些挑战，我们开发了一条集成的化学酶法途径。首先，从剑麻残渣中提取的剑麻皂素通过H₂O₂降解转化为3β - 羟基 - 5α - 孕甾 - 16 - 烯 - 20 - 酮（3β - HP），这是一种绿色的替代马克尔降解的方法。随后，使用变铅青链霉菌TK24 - 152将其高效生物转化为5α - 孕甾 - 16 - 烯 - 3,20 - 二酮（5α - PD，产率>95%），取代了传统的欧芬脑尔氧化，从而消除了这些传统反应过程中的有毒金属催化剂（CrO₃和叔丁醇铝）。为了对5α - PD的A环进行选择性官能化，筛选、改造了3 - 酮甾体 - Δ4 - 脱氢酶（Kst4D）和3 - 酮甾体 - Δ1 - 脱氢酶（Kst1D），并将它们整合到变铅青链霉菌TK24 - 152中。这产生了能够分别将3β - HP通过5α - PD转化为Δ4,16(17) - 二烯 - 孕酮（4 - PG）、Δ1,16(17) - 二烯 - 孕酮（1 - PG）和Δ1,4,16(17) - 三烯 - 孕酮（1,4 - PG）的菌株（Rj4K、ReK3和Rj4K - MnK2A395G）。为了解决放大过程中难溶于水的3β - HP的生物利用度限制问题，优化了一种乳化体系（3β - HP:吐温80:羟丙基 - β - 环糊精 = 10:1:20，w/w）。在5 L发酵罐中，菌株Rj4K和Rj4K - MnK2A395G表现出色，4 - PG的摩尔产率分别达到92.4%（20 g/L 3β - HP）和822%.（40 g/L 3β - HP），1,4 - PG的摩尔产率分别达到86.7%（20 g/L 3β - HP）和68.9%（40 g/L 3β - HP）。剑麻皂素到产物的总产率达到56.8 - 63.9%（4 - PG）和47.7 - 60.0%（1,4 - PG），优于传统的基于薯蓣皂素的路线。总之，本研究建立了一种可持续的化学酶法甾体合成策略，实现了废物利用，同时替代了危险试剂，具有工业和环境效益。
9.构象调制木质素用于耐用高输出纤维素摩擦电材料以实现自供电传感
Conformation‐Modulated Lignin for Durable and High‐Output Cellulosic Triboelectric Materials Toward Self‐Powered Sensing
Advanced Science ( IF 14.1 ) Pub Date : 2026-02-09 , DOI: 10.1002/advs.73715
基于纤维素的摩擦传感器电为自供电电子设备提供了一条可持续的发展途径，然而，长期摩擦导致的纤维原纤化以及由此产生的界面退化严重限制了它们的实际可靠性。在此，我们报道了一种构象工程化的碱木质素（EAL），它能够同时提高基于纤维素的摩擦电材料的机械耐久性和电输出。琥珀酸酐接枝将柔性脂肪族侧链引入刚性木质素主链，赋予其动态构象适应性，促进链滑动和有效的摩擦能量耗散。这种分子策略显著抑制了界面磨损，经过5000次循环后，EAL/纤维素复合材料的磨损率降低了52.44%。构象调制还改善了介电极化，从而显著提高了摩擦电性能，优化后的器件可提供100 V的高开路电压（Voc）、5.26 µA的短路电流（Isc）和56.87 nC的表面电荷转移量（Qsc）。基于EAL/纤维素的传感器在机器人手指滑动检测和手写识别中表现出高信号保真度，并且在500次重复书写后仍能保持稳定性能。此外，EAL/纤维素复合材料在自然环境中表现出很强的可回收性，并能在24小时内实现快速酶降解。这项工作提出了一种构象导向的分子设计策略，用于开发适用于下一代自供电传感的耐用、高输出且环保的基于纤维素的摩擦电设备。
10.基于腰果酚的环氧树脂作为双酚 A 环氧树脂在木材 - 环氧树脂复合材料中的替代品：性能与挤出性
Cardanol-based epoxy resins as a bisphenol-A epoxy alternative in wood-epoxy composite: Performance and extrudability
Composites Part B: Engineering ( IF 14.2 ) Pub Date : 2026-02-09 , DOI: 10.1016/j.compositesb.2026.113473
林产品行业每年都会产生大量的残渣，这些残渣可用于木质复合材料制造，而不仅仅作为燃料使用。然而，传统的木质复合材料胶粘剂引发了健康和环境方面的担忧，这凸显了对环保替代品的需求。基于腰果壳的腰果酚基环氧树脂（CBE）为双酚 A 环氧树脂（BAE）提供了一种有前景的生物基替代品。在本研究中，我们研究了 CBE 在木质复合材料制造中的应用，以及挤出加工和基于挤出的 3D 打印的潜在应用。使用不同比例的 CBE 和 BAE 环氧树脂制作冷压板材，以进行性能评估，包括固化行为、热稳定性、防火性能、机械性能、耐水性、人工老化和抗真菌耐久性。在测试样品中，CBE50（50% BAE 和 50% CBE）表现出最优异的性能，它在不影响机械性能（抗弯强度：11.6 ± 1.5 兆帕；弹性模量：1374 ± 82 兆帕）的情况下，提高了热稳定性并降低了热释放。这种配方还通过单螺杆挤出机成功挤出，证明了其在未来基于挤出的 3D 打印中应用的可能性。
11.用于预测钠离子电池中生物质衍生硬碳阳极性能的数据增强机器学习
Data-augmented machine learning for predicting biomass-derived hard carbon anode performance in sodium-ion batteries
Journal of Energy Chemistry ( IF 14.9 ) Pub Date : 2026-02-09 , DOI: 10.1016/j.jechem.2026.01.057
生物质衍生硬碳因其高容量和优异的循环稳定性，已成为最有前景的钠离子电池（SIBs）材料负极。然而，合成参数和结构特征对硬碳（HC）电化学性能的影响仍不明确，这需要耗时且耗费资源的实验研究。机器学习（ML）提供了一个有前景的解决方案，它通过对大型数据集进行训练，能更高效地预测硬碳性能，节省时间和资源。在这项研究中，使用了四种机器学习模型来预测硬碳的容量和初始库仑效率（ICE）。采用基于TabPFN技术的数据增强方法，以提高模型在数据有限条件下的鲁棒性，并研究了特征与电化学性能之间的关系。值得注意的是，XGBoost模型在容量预测方面的R²为0.854，均方根误差（RMSE）为23.290 mA h g⁻¹；在初始库仑效率预测方面的R²为0.868，均方根误差为3.813%。沙普利加性解释（SHAP）和部分依赖图（PDP）分析表明，碳化温度（Temperature_2）是影响容量和初始库仑效率的最重要因素。此外，我们以竹子为前驱体，基于预测方法合成了四种硬碳。这些样品的电化学性能与我们的预测结果高度吻合。本研究通过利用机器学习方法，为加速生物质衍生硬碳候选材料的筛选过程提供了一个高效的框架。
12.平衡含木质素纤维素的粒子相互作用以控制分散性和粘度
Balancing the particle interactions of lignin-containing cellulose to control dispersibility and viscosity
Food Hydrocolloids ( IF 12.4 ) Pub Date : 2026-02-10 , DOI: 10.1016/j.foodhyd.2026.112551
低共熔溶剂（DESs）已被用于从生物质中制备含木质素的纤维素纤维（LCF）。然而，经DES处理的LCF的分散性和粘度调控，以及潜在的颗粒间相互作用，缺乏系统研究。本研究利用基于有机酸的DESs从甘蔗渣中制备出分散良好、粘度可定制的LCF，并阐明了潜在的驱动机制。不同氢键供体（HBDs）的比较表明，具有多个羧基的HBDs，如草酸和柠檬酸，可以使纤维素羟基酯化并引入负电荷。由此产生的静电排斥力对于稳定原纤化的LCF颗粒至关重要。在反应早期，半纤维素被去除，纤维素原纤化，粒径减小，得到整体尺寸为微米级且有纳米纤维素释放形态的LCF。因此，由于纳米纤维素水合作用增强，粘度逐渐增加。充分原纤化后，粘度主要与表面羧基（p < 0.01）和zeta电位（p < 0.001）呈负相关，这可归因于静电排斥作用阻止颗粒靠近，从而阻碍了吸引力相互作用。调节溶剂pH值进一步验证了静电排斥 - 吸引平衡对粘度和分散性的影响。通过充分原纤化和适当的表面电荷可以实现最佳粘度。用草酸 - 氯化胆碱DES在80°C下处理1小时，在0.25 wt%时可产生256 Pa s的零剪切粘度。此外，LCF的羧基含量可以很容易地控制，以增强其对不同离子强度的适应性。这项工作揭示了经DES处理的LCF的分散性和粘度调控的基本机制，为其增稠应用提供了有价值的见解。
13.构建用于制备高强度、保水性和多功能大豆粉胶粘剂的分级限水网络
Constructing a hierarchical hydro-confinement network for strong, water-retaining, and multifunctional soybean flour adhesives
Chemical Engineering Journal ( IF 13.2 ) Pub Date : 2026-02-10 , DOI: 10.1016/j.cej.2026.173927
开发能够同时实现较长开放组装时间（高保水性）和优异固化耐水性的水性生物质胶粘剂，仍然是木材复合材料工程领域的一项挑战。在此，本文提出了一种分级水约束策略，以制备具有优异保水性能和多功能性的耐水大豆粉（SF）胶粘剂。该胶粘剂的结构整合了氧化蔗糖作为分子锚、氨基化纳米二氧化硅作为刚性曲折屏障以及植酸作为离子致密剂。具体而言，在液态下，该体系具有水约束效应，通过丰富的氢键位点和物理阻碍作用，将自由水转化为热力学稳定的结合水，24小时后保水率超过74%，并在不影响粘结效果的前提下将开放组装时间延长至60分钟。热压时，这种亲水网络通过席夫碱反应和离子配位作用转变为致密的疏水交联结构。优化后的胶粘剂湿剪切强度高达1.52 MPa，在水中浸泡30天后仍能保持1.18 MPa。此外，有机 - 无机杂化骨架的引入提高了胶粘剂的阻燃性，并在测试条件下抑制了可见霉菌的生长。这项工作为开发高性能生物基胶粘剂提供了一种简便实用的结构致密化方法。
Green and scalable transformation of bamboo into high-performance structural materials
Composites Part B: Engineering ( IF 14.2 ) Pub Date : 2026-02-10 , DOI: 10.1016/j.compositesb.2026.113516
利用快速再生生物质开发高性能结构材料是减少对化石资源依赖和降低二氧化碳排放的有效策略。在此，我们报道了一种可规模化的纯水工艺，该工艺通过水热辅助分解，随后进行热自粘结，将速生竹材转化为坚固的结构材料。亚临界水处理使细胞壁软化，并能实现高长径比（>3000）大纤维的可控分离，同时诱导木质素选择性迁移和表面富集。在随后的热压过程中，这种迁移的木质素发生原位缩合和界面交联，形成一个连续的承重网络，增强了具有密集氢键的纤维素微纤维框架。将大纤维直径减小到100微米可显著增加比界面面积并促进微纤维排列，从而制得完全无胶粘剂的结构材料，其具有卓越的力学性能，包括580兆帕的拉伸强度、228兆帕的弯曲强度和4.35兆焦/立方米的韧性，比传统胶粘剂粘结的纤维板性能高出3 - 5倍。生命周期评估显示，与石油基塑料相比，化石碳投入和二氧化碳排放减少了60%以上。这项工作展示了一种通过程序化木质素活化和无化学粘结实现木质纤维素生物质增值的绿色且通用的策略，为生产对环境影响最小的高性能生物基结构材料提供了可持续的方法。
15.通过有机 - 无机杂化双交联网络结构制备的具有柔韧性、类似玻璃表面硬度、透明且具有光致发光特性的木材
Flexible, glass-like surface hardness, transparent, and photoluminescence wood by organic-inorganic hybrid dual-crosslinked network structure
Advanced Composites and Hybrid Materials ( IF 21.8 ) Pub Date : 2026-02-10 , DOI: 10.1007/s42114-026-01680-3
