2025年11月25日，我校材料与化学工程学院、绿色轻工材料湖北省重点实验室、制浆造纸研究院在国际顶级学术期刊《Nature Communications》上发表了题为《A lignin-enrichment approach for processing natural wood into highly NIR-selective optical filters》的科研成果。我校为论文第一署名单位， 2024届硕士毕业生余诗旭和2022届硕士毕业生胡愈诚为共同第一作者，冯清华副教授为通讯作者，研究团队还包括谢益民教授。
近年来，近红外透明材料在夜视、隐私保护和法医学鉴定等领域引起了广泛关注。传统的近红外透明材料通常以塑料和染料制造，但这些材料存在环境不友好且制造工艺复杂的局限性。在前期研究中，团队提出了一种木质素捕获–熔融策略，全球首次利用可持续的木质纤维素制备近红外滤光片，相关成果已发表在Science合作期刊《Research》上（DOI：10.34133/research.0250）。基于该研究中发现的独特现象，作者们进一步提出了木质素富集策略（lignin-enrichment approach），并开发出一种全新的透明木材材料。
在过去，透明木材大多依赖去除木质素（delignification）或对木质素进行改性，以获得优异的光透过性。然而，尽管这些透明材料在能源高效窗户、照明以及太阳能电池光管理层等光学应用中显示出潜力，但它们并不适用于依赖近红外选择性的应用。与传统策略截然不同，本研究中，作者并未刻意去除木质素，而是通过一定浓度的木质素/乙酸溶液蒸煮天然木材，将其加工成既具有可压缩性又富含木质素（木质素含量由天然木材的~20%提升至~35%）的木材基材。通过进一步的热压致密化处理，简便地制备出具有独特近红外选择透过性的透明木材（wooden filters）（图1），填补了透明木材在近红外光学应用中的空白。
图1 Wooden filters的制备原理及其光学特性
鉴于wooden filters独特的光学性能，作者深入探讨了其背后潜藏的光学机制和调控原理。研究表明，wooden filters的高近红外选择透过性得益于其致密的内部结构、平整的表面以及木质素赋予的紫外–可见光吸收特性。在结构与组成的协同作用下，wooden filters能够完全屏蔽600 nm以下的光，同时在1400 nm处的近红外透过率超过80%。这种独特的近红外选择性是以往木基光学材料（如树脂复合透明木材、木基透明薄膜、木质素复合木基光学材料）所无法实现的（图2）。
图2 Wooden filters独特的近红外选择透过性
在实现独特光学性能的基础上，作者进一步展示了所提出的木质素富集策略的优异普适性。通过该策略，作者成功地将椴木、松木、竹子和滤纸加工成近红外透明材料（图3）。这些具有不同结构、组成和密度的原料均可用于制备近红外透明材料，充分展示了木质素富集策略的潜力。所制得的可持续生物基滤光片在太阳能近红外资源利用、隐私保护、加密等领域展现了良好的应用前景。
图3 木质素富集策略的普适性
责任编辑：陈凌
