近日，我校纺织科学与工程学院特聘教授余厚咏（唯一通讯作者）、戚栋明教授、王端超博士（第一作者）等在材料及化学领域国际顶级期刊Journal of the American Chemical Society（JACS，美国化学会志）上发表题为《Confined Chemical Transitions for Direct Extraction of Conductive Cellulose Nanofibers with Graphitized Carbon Shell at Low Temperature and Pressure》的文章，报道了课题组在低温常压下从生物质中直接提取本征导电纤维素纳米纤维（CNF）的突破性成果，并将该新策略定义为限域脱水碳化（confined DC），将新结构定义为CNFene，华体汇app下载手机版为唯一通讯单位，该论文也是JACS期刊近5年在纤维素纳米材料领域的唯一论文。
纤维素是地球上最丰富的可再生天然聚合物，也是纺织材料领域重要的原材料，但它不导电的结构限制了它的应用扩展。现有的使纤维素导电的方法是与其他导电材料复合或对纤维素本身进行高温/高压碳化，而在传统的硫酸水解提取纳米纤维素的方法中，通常认为温度过高会破坏纤维素，导致实验失败。现在，该课题组基于新的研究视角，通过控制连续反应过程和隔离氧气，直接从生物质中提取了本征导电的CNF。其中，CNF的限域范围内的分子链在仅仅90℃和常压下就可以被转化为高度石墨化的碳。同时，从样品的悬浮液中可以自下而上合成大面积的扭转（魔角）石墨烯薄膜，把它们称为CNFene，即纤维素纳米纤维-石墨烯（CNF-graphene）的结合体。最好的CNFene的电导率可以达到1.099 S/cm，这种合成路线的通用性已经从多种生物质纤维素来源得到验证，包括生姜纤维、秸秆、竹浆板、白杨木、亚麻纤维。通过比较传统的高压水热法和高温热解法，本研究避免了危险的高压环境，并节省了86.16%的能源。这些发现突破了纳米纤维素本身不能导电的传统观念，有望将纯纳米纤维素和相似结构的材料的应用潜力扩展到能源储存、催化和传感领域等导电领域。
