环境污染威胁着人类健康和生态系统可持续性，推动了对滤材的巨大需求。然而，石油基的过滤材料同样对环境有害，因为它们无法填埋降解，导致大量废弃物产生。虽然生物可降解合成聚合物已被考虑用于替代传统的不可降解过滤材料，但是利用可降解合成高分子制备超细纤维构建三维过滤材料仍然是一个挑战。

近日，武汉纺织大学尤仁传教授团队在期刊《Small》上发表了最新研究成果“Silk Nanofibrillar Aerogel as Sustainable Filters for Environmental Purification”。研究者基于蚕丝纳米纤维（SNF）开发了多功能性、可生物降解的全生物质纳米纤维气凝胶过滤材料。研究发现，基于溶剂介导冰晶生长可以大规模制备具有结构可调的大块气凝胶，用于污水净化和空气过滤。

图1：丝纳米纤维气凝胶的设计、制备和形态。

图2：丝纳米纤维气凝胶的结构调控。

通过添加少量壳聚糖，SNF基气凝胶可以获得增强的力学性能和良好的耐水性。SNF基气凝胶具有良好的生物相容性和优异的水净化性能，能高效去除有机染料、重金属离子，以及从20 nm到3 μm不同尺寸的微纳米塑料。通过模拟污水和河水的净化实验，实例验证了SNF基气凝胶系统的实用性。

图3：丝纳米纤维气凝胶过滤器的组装和对微纳米塑料的过滤性能。

图4：丝纳米纤维气凝胶对金属离子、染料的过滤性能以及对污水的净化能力展示。

此外，SNF气凝胶展示了优异的空气过滤性能，能够高效过滤PM0.3和烟雾，实现空气净化。

图5：丝纳米纤维气凝胶的空气净化性能。

此外，SNF气凝胶过滤材料对环境影响小，在自然环境中可安全生物降解。商业化的PP熔喷布填埋后一年后基本不降解，而SNF基气凝胶废弃物无需堆肥处理，直接填埋后可完全降解，填埋一年后的降解率为70%以上。

图6：丝纳米纤维气凝胶的自然填埋降解能力。

这项工作为开发生物可降解纳米过滤材料提供了一条有效途径。

论文链接：

https://doi.org/10.1002/smll.202500226

人物简介：

武汉纺织大学尤仁传/张强课题组主要从事蚕丝及其丝蛋白的相关研究，课题组聚焦丝素蛋白生物医用材料、蚕丝功能材料、丝蛋白纳米器件的开发和产业转化，已发表ACS nano等学术论文近100篇，申请和获得国家发明专利30余项，多项研究成果已经实现产业转化。