编者按：自然的纤维素材料，如木材和棉花，及以其为原料制造的纸张等，与人们的生产生活息息相关。这些看似平☆凡无奇的材料，如作为模板或支架用以构建人造功能材料，便能瞬间华丽变身，成为具有特定功能的高新材料，为新材料的开发和利用提供了一条思路。

　　仿生材料对于材料科技工作者和公众而言都是耳熟能详的。自然界中各种天成的物质所具有的独特结构和微观形貌，为面向实际应用的新型功能材料设计和合成提供了得天独厚的舞台。

　　结合近20年来纳米●科技的长足进步，实现自然物质的物理性质和人工设计的化学功能的有机结合，是新材料研究领●域内前景诱人的一个方向。

　　自然的纤维素材料，如木材和棉花，及以其为原料制造的纸张等，与人们的生产生活息息相关。这些看似平凡无奇的材料，如作为模板或支架用以构建人造功能材料，便能瞬间华丽变身，成为具有特定功能的高新材料，为新材料的开发和利用提供了一条思路。

　　基于自然物质的功能材料

　　当前日益紧迫的环境污染问题不仅关系到经济的可持续发展，同时也与人民的生活质量紧密相关。如何以绿色方法开发新型的低成本实用功能材料，以及实现对环境污染物的快速灵敏检测，科技工作者尤其是材料科学研究人员☉面临新的挑战，同时也是其在实现“中国梦”进程中的责任。

　　如何达成这一目标?答案是向自然界寻找。

　　自然界中天成的自然物质，为先进人造功能材料的开发提供了△丰富的资◥源。在现代科技出现之前，人类的生活所需，无不是向自然界索取。即使现在处于科技高度发达的21世纪，自然物质在社会生活和』经济中也扮演着不可或缺的角色。仿生功能材料的合成↘和应用不仅具有重要的基础研究意义，实用的仿生材料在现实应用中也具有可观的价值←。

　　对于以自然物质为模板▓和平台构建人造功能材料，国内外材料科学研究人员已经进行了广泛的尝试，比如以木材为模板合成针对催化应用的》沸石材料，以羊毛或蚕丝为模板制成金属氧化物电极材料，以硅藻土为框架得》到纳米结构硅材料等。

　　然而，对自然物质进行客体物质在纳米级别精度上的结构和形貌复→制，以及对其进行简便有效的功能分子表面修饰，一直囿于有效的技术手段而受到一定的限制。

　　化平凡为神奇

　　自然纤维素物质的基本结构单元是由糖环连接而成的聚合物◢链，该聚合物链因氢键相互作用组合成细小的纤维聚集体，进而聚集为微米尺度的纤维，最终形★成宏观的材料。

　　以此为基础构建新型功能人造材料在两个方面进行，一是以其作为结构模板，应用特定的客体基质复制其结构和形貌，把纤维素物质的独特性质引进到人造材料中去;二是对其进行化学修饰和改ζ性，把其物理特性和人为设计的化学性质结合起来以获得新的材料性能。

　　浙江大学理学部化学系由我领导的研究小组，近年来专注于基于自然纤维素物质的功能材料的♂研究和应用。研究人员采用一般实验室用纤维素滤纸，经由相应的表面♂功能化修饰，制得了一系列功能各异的纳米材料，并探索了有关的实际应用。

　　以纤维素物质构建功能材料，要点在于所制得的人造材料要ω　保持原纤维素物质从宏观到纳米层次的精细结构，才能把其固有的物理性质和所期望的化学性质完美结合到一处。因而纳米级别的表面修饰是必需的。

　　鉴于此，研究人员把极薄的『金属氧化物凝胶薄层以湿法沉积到纤维素纳米纤维的表面，得到金属』氧化物“纳米纸”。一方面，如把纤维素成分以煅烧或者燃烧的方法去除，就得到相应的金属氧化物纳米管材料;另一方面，如在该金属氧化物凝胶层表面进行进一步的功能化修饰，就相应〓地得到功能化的纤维素复合材料。

　　对于前者，该研究小组已经制得了诸如二氧化钛、二氧化硅、氧化锡↙纳米管材料以及相应的金属纳米颗粒或纳米碳纤维复合无机材料，在气体传感和催化方面具有应用价值。对于后者，研究人员引入相应的功能分子修饰，成功合成了系︾列传感材料。

　　研究小组实现了对水中汞离子、亚硝酸根离子和氟离子等的类似于常规pH试纸的目视化灵敏检测，从该“试纸”的颜色变化及深浅即可检测有关污染物的〓存在并估计其大致含量。这对于环境和食♂品中的污染物监测提供「了一条便利的途径。

　　可以预期，应用该种方法，通过向自然纤维素◥材料中引入特定的响应基团，可望实现对农药以及特定病毒的便捷监测。

　　另外，研究人员也实现了对纸张的←疏水和疏油化处理，有效地抑制了细菌的㊣　沾染，并且该材料在环境中可以无害降解，对于清洁包装材⊙料尤其是食品包装应用具有一定的价▆值。

　　自然界是功能材料的宝库，纤维素作为最普通的，同时对于人类社会而言也是最古老的自然材料之一，和现代科技结合，为新材料研发提╲供了新的视角。