圣路易斯华盛顿大学的最新研究成果或将很快被应用于生产更轻、更坚固的碳纤维材料和更坚固的塑料，且更环保。

获得突破性进展的关键所在是木质素，这种化合物对大多数植物来说都是必不可少的，但被工业界视为废物。

开启木质素潜力的关键是通过化学方法改变它的一些特性。高分子量酯化连接木质素 (HiMWELL) 由位于圣路易斯麦凯维工程学院的华盛顿大学能源、环境与化学工程系教授兼系主任 Joshua Yuan 团队设计。

图形概要。图片来源：物质（2022）

研究人员知道，与聚丙烯腈 (PAN) 相结合，新设计的 HiMWELL 木质素可以成为更好碳纤维的前体，它还可以开发具有更好性能的可回收塑料。

碳纤维已经以其坚固、坚硬、轻质且优质的材料而闻名。它被用作从网球拍到飞机的各种结构增强材料，碳纤维框架可以减轻重量并提高高端车辆的安全性。它已被纳入一些最快的超级跑车和超级跑车中。

Yuan 之前的工作确定了在方程式中加入木质素的三个主要障碍：木质素的化学结构和分子量都不统一，这使得它难以与其他聚合物结合。而且它有大量的 OH 基团，是氧和氢的反应性配对，可以吸引水——这对于制造像碳纤维这样的刚性材料来说并不理想。这些发现激发了袁和华盛顿大学资深科学家李靖浩重新设计木质素结构。

通过开发一种化学改变这些特性的技术，袁说：“我们真的创造了一种非常独特的木质素。”

当与 PAN 结合使用时，基于 HiMWELL 的碳纤维具有创纪录的拉伸强度，并显示出比标准碳纤维更好的机械性能。当它被添加到可回收聚合物混合物中时，HiMWELL 改善了机械性能并改善了紫外线防护。

“最后，我们有了一条将木质素用于碳纤维的技术路径，”袁说：“也许有一天，你会把这些废物变成汽车的外壳。”