《Results in Engineering》：Jute Stick-Microcrystalline Cellulose as a Functional Additive in Gypsum Composites: Comparative Performance against Jute Stick Powder
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石膏基材料因低密度和耐火性在建筑中广泛应用；然而，其脆性和湿敏性限制了更广泛应用。研究人员系统比较了生物源黄麻秆衍生微晶纤维素（JSMCC）与黄麻秆粉末（JSP）作为石膏基体中的细观与粗观微米级增强体，通过力学、水化和微观结构分析建立粒径与形貌依赖的结构-性能
石膏基材料因低密度和耐火性在建筑中广泛应用；然而，其脆性和湿敏性限制了更广泛应用。研究人员系统比较了生物源黄麻秆衍生微晶纤维素（JSMCC）与黄麻秆粉末（JSP）作为石膏基体中的细观与粗观微米级增强体，通过力学、水化和微观结构分析建立粒径与形貌依赖的结构-性能关系。对照组抗压强度为20.1 MPa。JSMCC在低掺量下略提升抗压强度，但在较高掺量下降低（16.7 MPa），表明微观结构异质性增加；而JSP在1.0 wt%时维持与对照组相当的强度（20.3 MPa）。相比之下，两种增强体均显著提升抗弯性能，最大干态抗弯强度达7.8 MPa，较对照组（4.85 MPa）提高近60%。经48 h水浸后所有复合材料强度下降；但增强复合材料保留更高抗弯强度（2.5–3.0 MPa），高于对照组（2.17 MPa），其中JSMCC表现出更优韧性保留。微观分析揭示不同增强机制：JSMCC通过成核辅助石膏晶体生长促进基体细化，而较粗纤维状JSP通过有效裂纹桥接与应力传递改善抗裂性。该工作建立了粒径与形貌依赖的结构-性能关系，并展示了可持续黄麻秆衍生增强体在开发具有高力学性能和耐湿性的石膏复合材料中的潜力。
研究背景方面，建筑行业正转向可持续低碳高性能材料，传统水泥体系能耗与碳排放高，石膏（硫酸钙半水合物，CaSO?·0.5H?O）因煅烧温度低、可循环、隐含能低成为候选，但固有脆性、低抗拉、高孔隙与湿敏性限制其应用。既往改性多用合成纤维、聚合物、轻集料，常在轻量化与力学间妥协；生物基宏观纤维（如稻壳、椰壳纤维）虽提升韧性却因亲水性增加吸湿与耐久隐患；微晶纤维素（MCC）作为微纳米级添加体可通过异相成核细化孔结构、调控水化，但细观颗粒与粗观纤维在同一石膏基体中的粒径-形貌效应此前缺乏直接对比。为此，研究人员在《Results in Engineering》报道了首项在完全相同条件下比较黄麻秆微晶纤维素（JSMCC）与黄麻秆粉末（JSP）的工作，旨在建立粒径和形貌依赖的结构-性能关系。
关键技术方法上，研究人员以工业级硫酸钙半水合物为主 binder，引入淀粉、硫酸钠促凝剂与SG-12P缓凝剂调控流变与水化；JSMCC由孟加拉Jashore产区黄麻秆经碱处理、硝酰脱木素、亚硫酸钠补脱、次氯酸钠漂白及17.5% NaOH纯化后冻干制得（得率约42%初始干重）；JSP为同来源秆材烘干粉碎的粗纤维状粉末。复合材料按0.25–1.00 wt%（相对石膏质量）掺入，水膏比恒定0.6，振动成型后40℃初干再23℃/50%RH平衡。表征采用FE-SEM、XRD、FTIR-ATR、激光粒度与TGA；力学测试含立方抗压（50 mm）、三点弯抗折（100×20×20 mm，跨距80 mm）及由载荷-位移曲线提取抗弯模量（E）、刚度（k）、断裂功（W）与断裂能（Gf）；水化热用等温量热仪监72 h；湿态性能为25℃水浸48 h后拭表直测；吸水率按ASTM C642测2 h浸水。
研究结果部分，摘要已给出核心结论：对照组抗压20.1 MPa，JSMCC低掺略增、高掺降至16.7 MPa，JSP在1.0 wt%达20.3 MPa；干态抗弯最高7.8 MPa（对照4.85 MPa，增幅近60%），湿浸后增强组保2.5–3.0 MPa（对照2.17 MPa），JSMCC韧性保留更优；微观示JSMCC成核细化、JSP桥接阻裂。引言阐明清石膏优势与瓶颈及MCC机制空白。实验细节标明材料溯源与JSMCC化学提纯路径、配合比表列明每100 g石膏配60 g水、0.5 g淀粉、0.1 g Na?SO?、0.02 g SG-12P及变量JSMCC/JSP 0.25–1.00 g。水化热段指出等温量热（I-Cal 8000 HPC）按ASTM C1679追踪72 h速率与累积放热以评动力学。密度按ASTM C472以100×20×20 mm试样质体比计。抗压按ASTM C472以0.5 mm/min位移控制至50 mm立方破坏。抗弯按ASTM C78三点弯2 mm/min，以σf=3FL/(2bd2)算强度，并由初始线性段斜率m依E=L3m/(4bd3)、k=ΔP/Δδ、W=∫P dδ、Gf=W/(bd)得模量、刚度、断裂功与断裂能；湿态为浸48 h拭表不烘干。吸水率依WA(%)=(W??W?)/W?×100取2 h浸水。
讨论与结论翻译：研究人员确立JSMCC（细颗粒、高结晶、氢键强）与JSP（粗纤维、不规则 elongated）在同一石膏基体中因粒径和形貌差异导致不同增强机制——前者异相成核辅助二水硫酸钙（CaSO?·2H?O）生长、细化基体、低掺利抗压高掺致异质削弱；后者桥接裂纹、传递应力、保抗压且大幅提升抗弯与湿态韧性。论文结论指出，生物基黄麻秆衍生物可按目标性能择形选用：求抗弯与湿韧选JSMCC低掺或JSP，求抗压维稳选JSP；该工作首次在同条件给出比较，为设计可持续生物质增强石膏提供粒径-形貌-结构-性能准则与实用指导。
