近年来，随着人们对可持续发展的关注不断增加，寻找石化塑料替代品的研究正如火如荼地进行。聚乳酸（PLA）因其来源于可再生资源如玉米和甘蔗，并且具有可生物降解性，成为塑料行业中的有力竞争者。然而，PLA的耐火性能一直是其广泛应用的制约因素。在一项令人瞩目的创新研究中，来自荷兰特温特大学的科学家们通过开发一种全新的生物基阻燃PLA复合材料，成功突破了这一瓶颈。

随着传统卤素阻燃剂因其环境和健康问题被逐步淘汰，市场对环保型阻燃剂的需求激增。本研究团队瞄准了木质素与DNA这两种可再生资源，提出了一种全新的阻燃材料解决方案。木质素作为造纸工业的副产品，具有较好的耐热性，而DNA则因其磷酸盐含量丰富，成为了一种潜在的阻燃材料。研究人员通过将DNA包裹在木质素基纳米载体中，成功制备出阻燃性能优异的PLA泡沫材料。

这一研究的亮点在于，DNA在降解过程中形成稳定的碳层，释放二氧化碳和水，有效阻止了火焰的传播。同时，木质素作为生物质材料，能够与DNA协同作用，在燃烧过程中进一步增强材料的阻燃效果。

本次研究采用了逆向微乳液技术，将DNA包裹在木质素纳米载体中，并通过交联技术将这些载体引入到PLA基质中。为了增强纳米载体与PLA基质的相容性，研究人员在木质素纳米载体表面接枝了羟基末端的PLA链。通过控制纳米载体的浓度，团队实现了从1%到20%不同含量的PLA复合材料的制备，并采用二氧化碳加压发泡技术成功制备了轻质泡沫材料。

在实验中，PLA复合材料的热稳定性显著提升，添加了木质素纳米载体的PLA材料的热释放量明显降低。同时，随着DNA含量的增加，材料的阻燃性能进一步提高。研究表明，与未发泡的复合材料相比，发泡PLA的氧指数（LOI）值从25上升到30，表现出更高的阻燃性能。

该研究的结论表明，木质素与DNA的协同作用为生物基阻燃材料的开发提供了全新思路。这种新型PLA复合材料不仅具有优异的阻燃性能，还能通过二氧化碳发泡技术制备轻质泡沫，适用于包装材料和建筑保温等领域。与传统的化学阻燃剂不同，这种基于生物质的阻燃技术更加环保，并为未来的生物基材料应用提供了新的可能。

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acssuschemeng.4c05886

尽管本研究的结果令人振奋，但研究团队指出，未来仍需进一步探索其他生物基阻燃材料的可能性，并针对不同应用场景优化材料的性能。此外，随着全球范围内对可持续材料的需求增加，木质素和DNA等生物质材料的商业化潜力也将进一步得到挖掘(SpringerLink)(MDPI)。

总之，这项创新研究不仅为环保型阻燃材料的发展提供了新的思路，也展示了生物基材料在实现可持续发展目标方面的巨大潜力。