近日，生物质学院张超群团队在国际知名期刊Advanced Science（中科院一区Top期刊，影响因子14.1）在线发表题为“Bio-Based Polyurethanes for Sustainable and Multifunctional Applications”的综述论文。该综述面向可持续高分子材料发展的重大需求，系统梳理了生物基聚氨酯在原料化学、结构设计与功能集成方面的最新研究进展，并深入讨论了其在防护涂层、阻燃、生物医学工程、柔性传感和储能器件等领域的应用前景，为高性能、多功能、可持续聚氨酯材料的设计与开发提供了重要参考。
聚氨酯是全球年产量超过2700万吨的重要高分子材料，传统合成过程高度依赖石油基原料，面临资源不可再生以及废旧聚氨酯难降解、难回收等问题。生物基聚氨酯利用植物油、木质素、多糖等可再生原料构建聚合物骨架，有望缓解资源依赖和废弃物处理压力。如何从分子链段设计、聚集态结构、动态共价网络和纳米复合等多尺度层面进行结构工程，突破热固性材料固有的强度—韧性—可回收性矛盾，是当前生物基聚氨酯领域亟待解决的关键科学问题。
图1 生物基聚氨酯原料—结构—性能—功能综述框架
针对上述问题，团队对生物基聚氨酯领域的研究进展进行了系统综述。该综述首先从化学基础出发，详细讨论了生物基多元醇、生物基内乳化剂、生物基异氰酸酯以及非异氰酸酯（NIPU）合成路线等原料化学。在此基础上，论文围绕链段设计、聚集态调控、动态共价键化学和纳米复合四大结构工程策略，深入分析了生物基聚氨酯在力学性能、自修复能力、可再加工性和功能集成方面的构效关系。最后，论文系统介绍了生物基聚氨酯在功能涂层、阻燃、生物医学工程、柔性传感与电子器件、储能等应用领域的代表性成果，阐述了“结构—性能—功能”之间的内在关联。
图2 生物基聚氨酯未来发展方向
在总结现有进展的基础上，论文对该领域面临的原料纯化、催化剂残留、原料标准化以及定量构效关系等关键挑战进行了评估，并从数据驱动的材料设计与精密制造、环境适应性与智能响应、极端环境耐受与功能可靠性、跨尺度协同与系统集成、面向循环经济的闭环设计五个维度，展望了生物基聚氨酯的未来发展方向，为推动生物基聚氨酯从可再生原料替代走向可持续设计、可靠服役与闭环利用提供了研究参考。
学校为论文第一完成单位，李新、邓恒辉为论文共同第一作者，陈泽虹、赵大伟、张超群为论文共同通讯作者。该研究得到了广东省林业科技创新项目、国家重点研发计划、国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金等资助。
相关论文链接：https://doi.org/10.1002/advs.77078
文图/生物质学院
