●洪恒飞 江耘
大面积的油污覆盖在海面上，大量海洋生物身陷其中缺氧死亡……随着海上运输业迅速发展，原油和有机溶剂泄漏事故频繁发生，对生态环境与人体造成危害。
近期，中国科学院宁波材料技术与工程研究所生物基高分子材料团队陈景研究员和朱锦研究员与加拿大多伦多大学颜宁教授团队合作，设计研发了一类木质素基聚氨酯泡沫，可用于治理海上油污泄漏，还能在温和碱性环境下无害化降解。
在自然界的植物中，木质素是含量仅次于纤维素的第二大天然有机高分子聚合物。在木本植物中，木质素含量能占到约25%。在工业生产中，木质素通常作为造纸行业的副产物，被燃烧或直接丢弃。
“当前的吸油材料大多以泡沫、气凝胶等多孔材料为主。其中聚氨酯泡沫在油水分离中的应用特别普遍。”陈景介绍，聚氨酯材料由多元醇与异氰酸酯经过聚加成反应得到，传统聚氨酯材料所用的多元醇来源于石油。
是否可以将普遍被浪费的木质素利用起来，提高聚氨酯材料的环境友好性？起初，研究团队采用一步法制备了碳纳米管复合的木质素基聚氨酯原油吸附泡沫，用于高效原油回收。
“所谓一步法，就是将制备好的多元醇与异氰酸酯混合，快速搅拌，倒入模具，无须维持环境条件，一步生成聚氨酯泡沫。这与传统聚氨酯泡沫制备方法一致。”陈景解释说。
常温下原油黏度较高，类似固体，但在较高温度下其黏度会显著降低，有助于提高泡沫吸收速率。通过模拟海洋环境实验，研究团队发现，制备出的木质素聚氨酯泡沫经过一个太阳光照（辐射功率每平方米1000瓦特）后，表面温度可达90℃，可在6分钟内实现自身6倍以上质量的原油回收。
“通过挤压这种泡沫，可将其吸附的油污进行回收处理再利用。”陈景表示，美中不足的是，碳纳米管不可降解，还会阻碍泡沫材料的降解速率。
通过与中国科学院宁波材料所黄庆研究员合作，研究团队替换碳纳米管，将具有可降解性、光热转换能力更佳的MXenes纳米片引入泡沫基体中。
据了解，MXenes纳米片能够在热氧环境下降解成对环境无污染的二氧化钛等物质，提高聚氨酯泡沫的环境友好性。
“将四氧化三铁纳米颗粒引入泡沫中，能使泡沫整体具有一定的磁性和光热性能，通过硅烷的表面修饰则使其具有超疏水性。”陈景介绍。
除了应对海上原油泄漏，木质素基聚氨酯泡沫还可作为抗菌敷料、过滤材料、保温材料、隔音吸波材料等。目前，研究团队已与企业合作，将木质素基聚氨酯泡沫材料率先用于汽车内饰中。
本版图文均据《科技日报》
