人类社会发展需要可持续和可再生资源。生物质是一种富含碳素的可再生资源，将其转化为碳材料，可以实现稳定的固体形式的碳储存，对于实现“碳达峰、碳中和”战略目标具有重要意义。
由于生物质自身结构的多样性和组成的复杂性，生物质碳材料的合成、定向重组和功能化，以及大规模应用面临着巨大的挑战与机遇，如何实现生物质碳材料的可控制备和规模化生产是我们需要思考的问题。
基于此，华南理工大学轻工科学与工程学院彭新文教授及其团队，利用生物质木质纤维大分子特性、聚集态结构、界面相互作用、材料本征结构等优势，通过结构调控、界面工程、微观缺陷调控、异质掺杂等方法，构建了一系列新型生物质功能碳材料，比如柔性碳、体相催化碳、单原子木质碳材料等，并对它们的性能实现了精准调控与应用。
图 | 彭新文（来源：彭新文）
在研究过程中课题组遇到的首要难题是，生物质碳具有本征脆性，传统的制备方法难以获得良好柔性的块体碳。
大自然界具有各种各样特殊的柔性结构，比如人体足弓的拱形结构，可以很好地承受身体带来的压力并实现应力的有效传递，这让他们产生了通过设计波浪形层状结构制备可压缩、弹性碳材料的想法。
具体来说，其采用简单的冰晶冷冻导向的方法，利用片状纳米材料诱导纳米纤维素产生层状结构，并通过纳米纤维素的纳米焊接作用，制备了一种生物质碳气凝胶。
