碳纖維因其高模量和強(qiáng)度而已用于航空航天，飛機(jī)，汽車，運(yùn)動(dòng)和醫(yī)療設(shè)備等許多行業(yè)。生產(chǎn)碳纖維的常見前體包括聚丙烯腈、石油瀝青和再生纖維素。近年來，由于對環(huán)境問題和生產(chǎn)成本的擔(dān)憂，越來越重視使用生物質(zhì)資源來生產(chǎn)碳纖維而不是石油基資源。在生物質(zhì)資源中，木質(zhì)素原料可以從農(nóng)業(yè)廢棄物和紙漿工業(yè)廢棄物中獲得，顯示出顯著的成本優(yōu)勢。

　　木質(zhì)素作為僅次于纖維素的儲量第二大天然高分子材料，含有大量的芳環(huán)結(jié)構(gòu)，可作為制備碳纖維的前驅(qū)體，與聚丙烯腈基碳纖維相比，生產(chǎn)成本降低50%以上。

　　從木質(zhì)素制備碳纖維的方法包括熔融紡絲、干紡、濕紡、干射流濕紡和靜電紡絲，木質(zhì)素可以通過多個(gè)步驟加工成碳纖維，包括提取，純化，紡絲，穩(wěn)定和碳化。然而，木質(zhì)素基碳纖維的拉伸強(qiáng)度僅為聚丙烯腈基碳纖維的三分之一。由于木質(zhì)素的非線性分子結(jié)構(gòu)和較寬的分子量分布，木質(zhì)素制備碳纖維存在一些問題，如前驅(qū)纖維質(zhì)量差、纖維直徑不均勻、大直徑、噴絲頭堵塞等。為了從木質(zhì)素中生產(chǎn)出高質(zhì)量的碳纖維，已經(jīng)采取了一些措施來改善木質(zhì)素的可紡性，包括將木質(zhì)素轉(zhuǎn)化為線性聚合物。并將其與其他樹脂混合，然而，這些復(fù)雜的處理工藝不可避免地增加了木質(zhì)素基碳纖維的生產(chǎn)成本，不利于其大規(guī)模制備。
　　碳納米管（CNT）纖維是一種特殊的碳纖維材料，由多個(gè)碳納米管組成，具有較高的比強(qiáng)度。與傳統(tǒng)碳纖維相比，碳納米管纖維具有更好的柔韌性，更高的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。碳納米管纖維的制備方法包括濕法紡絲、陣列旋轉(zhuǎn)和浮動(dòng)催化劑化學(xué)氣相沉積（FCCVD）。
　　此外，后處理通常用于改善碳納米管纖維的機(jī)械、電氣和熱性能，包括溶劑/機(jī)械致密化、化學(xué)摻雜、金屬涂層、酸處理和純化。目前，連續(xù)制備碳納米管纖維最常用的方法是FCCVD。該方法使用的碳源主要來自石油精細(xì)化學(xué)品，如甲烷，乙烯，乙醇，甲苯和二甲苯，為滿足低碳環(huán)保要求，以低碳足跡生物質(zhì)為碳源制備碳納米管已成為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。然而，通過FCCVD方法從生物質(zhì)中連續(xù)制備碳納米管纖維仍存在很大的挑戰(zhàn)。
　　基于以上挑戰(zhàn)，東華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院朱美芳院士團(tuán)隊(duì)通過溶劑分散，高溫?zé)峤�，催化合成和組裝的系統(tǒng)整合實(shí)現(xiàn)了木質(zhì)素中高性能CNT纖維的連續(xù)制備。該木質(zhì)素基碳納米管纖維的拉伸強(qiáng)度為1.33 GPa，導(dǎo)電性為1.19×105 S/m。此外，可以實(shí)現(xiàn)了速度為120 m/h的連續(xù)生產(chǎn)CNT纖維。木質(zhì)素基碳納米管纖維優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度和導(dǎo)電性將大大拓展木質(zhì)素的應(yīng)用領(lǐng)域。相關(guān)成果以“Continuously processing waste lignin into high-value carbon nanotube fibers”為題發(fā)表到Nature communications上。