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 汽車所消耗的燃油量不僅與發動機性能有關，還與汽車的重量相關，由于汽車的碳排放量對全球氣候有較大影響，因此通過降低汽車重量進而減少燃油量也是眾多研究人員的研究方向。

最近發表在《Chemical Engineering Journal》上的一項研究中，來自日本金澤大學的研究人員對一種工業廢棄物進行了化學改性，并將其加工成一種輕質結構材料。這一成果有望降低汽車等的燃油量，進而提高燃油經濟性。

研究人員從常見的木材制漿過程中的副產品—牛皮紙木質素入手。造紙廠通常會燃燒牛皮紙木質素來發電，因為它很難有其他任何用途。將牛皮紙木質素化學加工成更有用的材料，將改善造紙生產的環境可持續性。

"我們對牛皮紙木質素聚合物進行了一種稱為乙酰化的化學改性，"第一作者László Szabó說。"優化乙酰化的程度對我們的研究工作至關重要。"

受控反應對于優化牛皮紙木質素與另一種名為聚丙烯腈的聚合物兼容的能力非常重要，從而制備高質量的碳纖維，創建工程復合材料。如果乙酰化太少或太多，碳纖維的質量就會很低。

"我們的反應相當溫和，只產生了一種良性的副產物—丙酮，而沒有改變牛皮紙木質素的多分散性，"共同作者Kenji Takahashi解釋道。"因此，我們能夠將牛皮紙木質素與聚丙烯腈混合，以獲得含有更多相容性聚合物段的電紡紗用涂料溶液，并最終制造出高質量的碳纖維。"

研究人員的碳纖維墊子含有細密均勻的纖維，而沒有因為熱處理而降低纖維質量。事實上，與未改性的牛皮紙木質素相比，通過使用改性聚合物，纖維墊的機械強度提高了近3倍。

"我們纖維的機械性能歸功于材料的定制石墨結構，"Szabó解釋說。"這一結果是由于改善了聚合物相互作用，導致聚合物網絡更加對齊，然后進行熱處理。"

工程復合材料在航天器、汽車、塑料、混凝土和許多其他產品和技術中很常見。當這些研究人員將制備新型碳纖維的成本降到最低時，也許未來的車輛會更輕、更耐用、更省油。鑒于每個行業都會使用交通工具，每個人都會省錢，每個企業都會更加環保可持續發展。

論文標題為《Controlled acetylation of kraft lignin for tailoring polyacrylonitrile-kraft lignin interactions towards the production of quality carbon nanofibers》。