碳纖維作為先進復(fù)合材料最主要的增強體，被廣泛應(yīng)用于航空、航天以及高端體育休閑用品等領(lǐng)域。但是，目前市場上90%以上的碳纖維都是以聚丙烯腈(PAN)為原料生產(chǎn)的。PAN來源于不可再生的化石資源，價格高且經(jīng)常受到國際原油價格波動影響，導(dǎo)致碳纖維生產(chǎn)成本居高不下，極大的限制了應(yīng)用范圍。利用可再生的生物質(zhì)資源開發(fā)碳纖維有望解決目前PAN基碳纖維應(yīng)用受限、價格過高等問題。

木質(zhì)素是自然界中含量最豐富的天然芳香族高分子。其作為制漿造紙工業(yè)的主要副產(chǎn)物，產(chǎn)量高，成本低，但是至今未能得到有效利用。木質(zhì)素含有豐富的碳元素和具有較高的碳化收率，是制備碳纖維的理想原料。以木質(zhì)素為原料生產(chǎn)碳纖維，不僅有利于實現(xiàn)木質(zhì)素的高值化利用，充分利用可再生資源和保護生態(tài)環(huán)境，而且還有利于碳纖維的可持續(xù)發(fā)展，減輕其對化石資源的依賴。

由于木質(zhì)素是一種三維網(wǎng)狀的無定型聚合物，分子量較低且分布很寬，在紡絲過程中難以承受較大的牽伸張力，通常只能制得直徑較粗、取向較低的木質(zhì)素原絲。中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所特種纖維團隊采用酯化和自由基共聚兩步法改性技術(shù)制備了一種具有良好可紡性和熱穩(wěn)定性的木質(zhì)素-丙烯腈共聚物。采用該共聚物和濕法紡絲工藝制得高質(zhì)量的連續(xù)原絲，經(jīng)熱穩(wěn)定化和炭化處理后，制得結(jié)構(gòu)致密的碳纖維，為高效利用木質(zhì)素和進一步提高碳纖維的力學(xué)性能奠定了重要基礎(chǔ)。