張俐娜 教授
她們創(chuàng)建的“綠色”溶劑低溫溶解的新理論和技術(shù)是可再生資源材料領(lǐng)域的重大突破，是一個(gè)實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)研究到工業(yè)化試驗(yàn)的神話般故事。這種由堿和尿素組成的混合水溶液不揮發(fā)、無毒、對(duì)環(huán)境無污染，而且它成本低、溶解快速，這種溶劑在纖維素技術(shù)中有巨大的潛力。這是國際上對(duì)張俐娜及其團(tuán)隊(duì)的評(píng)價(jià)。
一直致力于生物質(zhì)資源天然高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)和應(yīng)用研究的張俐娜帶領(lǐng)她的團(tuán)隊(duì)突破了用有機(jī)溶劑加熱溶解的傳統(tǒng)方法，提出一種水體系低溫溶解高分子的“綠色”方法和新概念，將棉短絨、蔗渣、蝦殼、蟹殼等農(nóng)業(yè)廢棄物轉(zhuǎn)變?yōu)橛袑?shí)用價(jià)值的新材料。通過這種方法，廢棄物可以變身為舒適的面料、可降解的薄膜、日用品和生物醫(yī)學(xué)材料等。與傳統(tǒng)的溶解技術(shù)相比，纖維素低溫溶解理論究竟“綠色”在哪里？對(duì)紡織行業(yè)的影響有多大？對(duì)此，本報(bào)記者對(duì)張俐娜教授進(jìn)行了專訪。
-12℃ 2分鐘 最快溶解速度
“我國目前生產(chǎn)人造絲和玻璃紙使用的粘膠法需要大量使用二硫化碳，這給環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。我們發(fā)明了一種新的纖維素溶劑-7%氫氧化鈉（NaOH）/12%尿素水溶液。該溶劑冷卻到-12℃時(shí)，能迅速溶解纖維素（其分子量在1.2× 105以下），溶解時(shí)間僅需2分鐘，達(dá)到纖維素歷史上最快的溶解速度。我們用變溫FT-IR光譜、動(dòng)態(tài)和靜態(tài)光散射（LLS）、透射電鏡（TEM）、X-射線衍射（XRD）和15N-及13C-NMR研究了纖維素溶解過程和低溫溶解機(jī)理�！睆埨冉榻B說。
他們用實(shí)驗(yàn)證明，NaOH水合物很容易與纖維素形成氫鍵而直接連結(jié)到纖維素分子鏈上，形成以尿素為主體包合纖維素-NaOH客體的蠕蟲狀包合物。這種由氫鍵驅(qū)動(dòng)的大分子和溶劑之間自組裝形成的復(fù)合物在低溫下處于高度穩(wěn)定狀態(tài)。由此得出，纖維素在低溫下溶解是由溶劑小分子（氫氧化鈉、尿素、水）和纖維素大分子之間動(dòng)態(tài)自組裝引起，這不僅拓寬了高分子溶解理論，而且提出了低溫溶解的新概念。在水體系中，低溫溶解無任何化學(xué)物質(zhì)揮發(fā)，因此這是清潔的生產(chǎn)過程。