导语

在生物质材料高值化利用、智能可穿戴传感、高效大气集水等前沿领域，东北林业大学韩广萍教授团队近期取得系列重大突破，3个月内于《Nature Communications》(2篇)、《Advanced Functional Materials》(2篇)、《ACS Nano》(1篇) 连续发表5篇高水平论文。本期内容，易丝帮梳理了韩教授团队这5篇创新成果，供大家了解参考。

1、Nat. Commun. ( IF 15.7 )：基于生物质的可持续过滤器，用于高效 PM_0.3 过滤

➣挑战：目前常见的空气滤材主要由聚酯（PET）、聚丙烯（PP）等石化基材料制备而成，尽管过滤效率较高，却难以降解、带来严重环境负担。而将农业废弃物转化为绿色、高性能滤材，对于发展农村经济、助力于双碳目标的实现具有重要的现实意义。

➣方法：东北林业大学韩广萍教授、程万里教授、王栋副教授/东华大学丁彬教授、张世超研究员/南京林业大学岳一莹副教授/清华大学危岩教授合作，利用农业残余物（玉米蛋白和玉米秸秆纤维素），通过静电纺丝构建出一种微米-纳米纤维交织的双网络滤材。

➣创新点1：生成表面带有沟槽结构的微米级纤维（平均直径约2.6 ± 1.1 μm）。与此同时，加入的纳米纤维素（CNFs）显著增强了体系的粘弹性和剪切响应，促使主射流发生劈裂，生成平均直径约290 ± 180 nm 的纳米纤维。

➣创新点2：该滤材不依赖任何石化聚合物与有毒溶剂，实现PM_0.3高去除效率（99.9994%）和低压降（45 Pa），并可在自然环境中完全降解。

https://doi.org/10.1038/s41467-025-61863-2

2、Nat. Commun. ( IF 15.7 )：通过控制局部含水率设计竹子横向细胞变形

➣挑战：竹子的天然结构是由其维管束和薄壁细胞组织的垂直生长模式所决定的，这限制了它在先进工程材料中的应用。传统加工方法易破坏竹材原有天然结构，原料利用率低。

➣方法：东北林业大学韩广萍教授、程万里教授与武汉大学陈朝吉教授合作，利用竹材横向不同温度诱导竹材内部定向输水，使内应力分布由竹材表面向竹材内层转移。内应力的移动使横向变形得到控制。致密化后，获得了保留天然非均质结构的竹材3D模塑制品。

➣创新点1：3D竹材具有较高的比强度（740.58 MPa·kg⁻¹·m³）和抗冲击性（2033.29 J/m），超过了大多数可再生和不可再生工程材料。

➣创新点2：生命周期评估显示，用3D竹材代替结构材料中的金属和聚合物可以显著减少碳排放。该研究提出的“局部湿度梯度驱动的不均匀干燥”策略代表了将天然竹子转化为高性能工程材料的可持续途径。

https://doi.org/10.1038/s41467-025-59453-3

3、Adv. Funct. Mater. (IF 19.0)：超弹性摩擦电气凝胶，用于可穿戴智能护颈

➣挑战：气凝胶为自供电可穿戴设备提供了理想的工程载体。然而，目前气凝胶追求的高强度设计影响了可穿戴设备的佩戴舒适性和生物信号采集能力。

➣方法：东北林业大学韩广萍教授、程万里教授团队联合哈尔滨工业大学刘彦菊教授团队，报道了一种冰模板驱动的跨尺度纤维自组装策略，用于制造柔软的超弹性摩擦电气凝胶，该策略可以通过冰晶诱导的相分离和纤维间界面增强来构建稳定的层柱结构。

➣创新点1：独特的能量耗散机制使气凝胶在80%的应变后完全恢复，在1000次压缩循环后表现出轻微的塑性变形。同时，异质结结构ZnO@ZIF - 8纳米颗粒进一步增强了气凝胶的摩擦电特性，包括1.2 V的表面电位和10.2的相对介电常数。

➣创新点2：气凝胶组装的摩擦电装置具有超高的压力灵敏度（12.1 V kPa⁻¹），可以实现对接受康复训练的人的关节和运动状态的精确监测。

➣创新点3：此外，还研制了一种基于超弹性摩擦电气凝胶的颈部运动监测智能护颈装置。结合机器学习，可以高精度（97%准确率）识别颈部运动，并适应可访问的人机交互。

https://doi.org/10.1002/adfm.202515065

4、Adv. Funct. Mater. (IF 19.0)：抗收缩热响应吸湿水凝胶用于超快速循环大气集水

➣挑战：淡水短缺对社会经济发展构成重大威胁，特别是对偏远和欠发达地区的农业和轻工业。基于吸附的大气水收集（SAWH）提供了一个很有前途的解决方案，但从空气中高效和连续地提取清洁水仍然是主要的挑战。

➣方法：东北林业大学程万里教授、韩广萍教授、王栋副教授与南京林业大学岳一莹副教授合作，提出了一种超分子设计策略来合成抗收缩热响应水凝胶（PCC20@LiCl），该水凝胶具有快速的热响应，稳定的相变尺寸和有效的氯化锂（LiCl）捕获。

➣创新点1：在20%和80%的相对湿度下，水凝胶的吸水率分别为0.99±0.03和5.43±0.37，以及快速的太阳能驱动水释放速率。

➣创新点2：本研究还展示了一种太阳能驱动的快速循环SAWH装置，该装置可重复利用解吸热量以最大限度地提高吸附效率。通过在吸附室和解吸室之间交替切换，该装置每天完成9个连续循环，集水率分别为1417和1134.4。

 https://doi.org/10.1002/adfm.202505359

5、ACS Nano ( IF 16 )：基于混合纳米纤维的大气集水器

➣挑战：掺入吸湿性盐的气凝胶被广泛探索用于大气水收集 （AWH）。然而，由于这些吸附剂依赖于能源密集型和耗时的干燥方法，如冻干或超临界干燥，其可扩展性仍然有限。

➣方法：东北林业大学韩广萍教授、程万里教授、不列颠哥伦比亚大学Orlando J. Rojas教授、卢翊研究员合作，通过冷冻将纤维素纳米纤维（CNF）和静电纺丝SiO2纳米纤维（SNF）限制于冰晶间隙中形成增强双纤维网络骨架。无需交联剂，使用乙醇置换溶解冰，并通过常压常温干燥获得结构完整且极低密度的CNF/SNF气凝胶。

➣创新点1：CNF/SNF气凝胶具有超低密度（10.86±0.32 mg cm^-3）、高比表面积（104.22 m² g^-1），以及优异的水稳定性和增强的机械强度。

➣创新点2：通过将碳基光热材料和氯化锂作为吸湿盐，在相对湿度（RH）为15%至75%的情况下，干凝胶的吸水能力在0.90至3.21g^-1之间。在自然光照下，AWH干凝胶产生水的速率为1.17 g g^-1 day^-1。

https://doi.org/10.1021/acsnano.5c03322