黄荆茎秆纤维素纤维的提取与表征：一种新型可持续材料的力学及热学性能研究

本研究针对合成聚合物对环境造成的危害问题，从黄荆（Vitex negundo L.）茎秆中提取新型纤维素纤维（VNF），系统表征其物理化学特性。结果显示VNF具有高结晶度（68.65%）、优异拉伸强度（322.9±39.62 MPa）和热稳定性（峰值降解温度200°C），其低密度（828.26±30.43 kg/m3）和高纤维素含量（65.45±6.26 wt%）使其成为轻量化复合材料的理想选择，为可持续材料开发提供新思路。

　　

在全球面临环境危机的背景下，合成聚合物的不可降解性已成为严峻挑战。每年数百万吨塑料废弃物进入生态系统，而传统材料如玻璃纤维的生产过程又伴随高能耗。这一矛盾催生了天然纤维复合材料的研究热潮，但现有商业化纤维（如黄麻、剑麻）的供应量仅能满足市场需求的极小部分。更棘手的是，许多植物纤维存在力学性能不足或热稳定性差的缺陷。为此，材料科学家将目光投向尚未开发的野生植物资源——具有药用价值的黄荆（Vitex negundo L.），其茎秆的纤维结构虽在民间应用中偶有提及，却从未被系统研究过。

来自印度泰米尔纳德邦的研究团队在《International Journal of Biological Macromolecules》发表的研究，首次全面揭示了黄荆茎秆纤维（VNF）的理化特性。研究者采用传统沤麻法（retting）提取纤维，通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析官能团，X射线衍射测定结晶度，热重分析评估热稳定性，并结合扫描电镜观察表面形貌。来自Anthiyur森林区的样本（经纬度11.5771°N, 77.5877°E）经系统测试后，展现出令人惊喜的材料特性。

纤维提取
研究团队在印度西部高山的红壤区手工采集黄荆茎秆，通过生物脱胶工艺获得纤维。地理特征分析表明该地区半干旱气候和特殊土壤成分可能影响纤维品质。

密度与直径测量
VNF展现出828.26±30.43 kg/m³的低密度特性，直径分布为553.8±55.05 μm，这种"轻质化"特征显著优于多数天然纤维。

化学组分分析
关键发现是VNF含有65.45±6.26 wt%的纤维素（cellulose），配合10.21±3.65 wt%半纤维素（hemicellulose）和12.16±4.43 wt%木质素（lignin）的平衡比例，其68.65%的结晶度指数（crystallinity index）解释了机械强度优势。特别值得注意的是仅0.37±0.06 wt%的蜡质含量，这预示其与聚合物基体的界面结合性能优良。

热性能表征
热重曲线显示VNF在200°C才出现峰值降解，Broido动力学模型计算的活化能达108.41 kJ/mol，证实其可适应多数聚合物加工温度环境。

力学性能
50 mm测试长度下，VNF拉伸强度达322.9±39.62 MPa，表面拓扑分析揭示的微观粗糙度（surface roughness）意外地成为增强纤维-基体结合的有利因素。

这项研究的意义不仅在于发现了一种性能优越的新型天然纤维，更开创性地证实了药用植物副产物的高值化利用路径。VNF的综合性能使其在汽车内饰、建筑隔热材料等轻量化应用场景具有显著优势。研究者特别指出，该植物在亚洲地区的广泛分布（从印度至中国南部）意味着原料供应具备规模化潜力。相较于需要专门种植的纤维作物，利用野生黄荆资源既能降低生产成本，又可促进生态保护——这与联合国可持续发展目标（SDGs）中的负责任消费与生产目标高度契合。未来研究可进一步探索不同地理种群黄荆纤维的性状差异，以及其在环氧树脂等特定基体中的界面结合机制。

（注：全文数据均来自原文，未添加任何推测性内容；专业术语如FTIR、SDGs等在首次出现时已作说明；作者单位名称按要求未显示英文；所有数值及单位符号严格保留原文格式如±、³等）