引言：橡膠材料具有獨特的高彈性，是一種不可取代的重要戰略資源，被廣泛應用于輪胎、輸送帶等領域。然而，橡膠工業嚴重依賴于化石資源，包括合成橡膠材料、補強填料等，是碳排放大戶。隨著綠色低碳發展成為全球趨勢，充分利用可再生資源、減少對不可再生的化石資源的依賴、加大可回收材料的使用，對促進全球經濟的綠色低碳、可持續發展意義重大。

2025年6月4日，張立群教授受邀在高分子科學權威期刊《Macromolecules》上以“Significant Trends in Rubber Research Driven by Environment, Resource, and Sustainability”為題發表觀點(Perspective)文章。該文章聚焦于橡膠材料全生命周期的綠色化和可持續化，對橡膠生膠、補強填料、橡膠助劑、以及廢舊橡膠回收等關鍵領域的發展現狀進行了系統梳理與全面總結，并深刻剖析了當前所面臨的突出問題與嚴峻挑戰。華南理工大學材料科學與工程學院張剛剛副教授為該論文的第一作者，張立群教授和華南理工大學材料科學與工程學院郭寶春教授為該論文的通訊作者。

從橡膠生膠、補強填料、橡膠助劑、以及橡膠回收等關鍵領域的總結和展望

針對橡膠工業未來發展的問題與挑戰，文章針對性地提出了以下展望：

（1）橡膠生膠：天然橡膠是負碳生物基材料，該領域的研究趨勢包括尋找高品質（高性價比）的替代物和天然橡膠的綠色加工。例如，通過三葉橡膠樹的基因改良、尋找第二天然橡膠（蒲公英橡膠、銀膠菊等）、從異戊橡膠出發合成仿生天然橡膠等豐富天然橡膠的來源。對于生物基合成橡膠而言，低成本大宗生物基單體的制備，是限制其取得突破的關鍵。如何通過大分子結構設計，定制化制備高性能、低成本的生物基橡膠，是當下研究的關鍵。同時，如何實現合成橡膠的聚合過程、后處理過程等環節的綠色、低碳化，也是應當重點關注的方向。

（2）補強填料：針對當前已實現商業化的稻殼白炭黑，如何實現高純度二氧化硅的綠色、高效且高產量提取，是當前該領域面臨的重要挑戰。同時，生物質炭黑的開發應當成為重點關注的方向，如何實現生物質炭黑納米顆粒的低成本、高效制備，并使其具備可與傳統炭黑相媲美的補強性能，是亟待攻克的關鍵科學問題。生物質來源的納米微晶纖維素、木質素、甲殼素等，作為潛在的橡膠補強填料，展現出廣闊的應用前景。然而，如何利用傳統的加工手段，實現這些生物質填料在橡膠基體中的有效分散，以及構建良好的橡膠-填料相互作用，是當前所面臨的關鍵挑戰。

（3）橡膠助劑：生物基、綠色環保助劑的開發，如增塑劑、防老劑等，一直是橡膠工業關注的方向。文章指出，生物基植物油、液體橡膠等作為橡膠增塑劑的應用與開發，具有重要的研究價值和廣闊的應用前景。此外，鑒于當前防老劑6PPD存在顯著的生物毒性問題，迫切需要開發出具有優異抗臭氧老化性能的環保型防老劑。

（4）廢舊橡膠回收：目前，廢舊橡膠再生過程無法選擇性地斷開交聯鍵，從而不可避免橡膠主鏈的降解，造成再生橡膠性能“降級”。因此，亟待突破現有的廢橡膠再生理論和技術瓶頸，研發出“靶向”再生劑，實現再生橡膠的高線性化和高分子量。針對當前備受關注的廢舊橡膠熱裂解技術，文章明確指出，熱裂解（再生）炭黑的升級處理以及熱裂解油的高值化利用是當前該領域亟待突破的核心問題。此外，文章還指出，開發新型綠色交聯方法是從根源上解決廢舊橡膠污染問題的有效途徑之一。例如，基于動態共價鍵，設計制備具有可重復加工性能的新一代熱塑性硫化膠，為解決廢舊橡膠回收提供了新的思路。

該項工作得到了國家自然科學基金項目（51988102, 52130305, 52473094）的支持。同時，在論文的撰寫過程中，衷心感謝北京化工大學張繼川教授、王潤國教授，南京綠金人橡塑高科有限公司史金煒博士，華南理工大學王朝教授、吳思武副教授、余雙艦博士，以及大連化物所胡雁鳴研究員等多位專家的鼎力支持與悉心指導。

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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.5c00494

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