面对不可再生资源日益枯竭以及合成塑料制品引起的环境污染日益严重，为了实现可持续的“绿色”发展，张俐娜教授课题组一直致力于可再生的生物质大分子（包括纤维素、甲壳素、大豆蛋白、淀粉和多糖等）结构和性能及其构建功能材料和生物制品的基础和应用研究，并做出了众多原始创新性成果，主要科研贡献如下。
　　1. 针对地球上最丰富的动、植物资源--纤维素和甲壳素难溶解从而难以加工的问题，他们突破有机溶剂加热溶解大分子的传统方法，开创了水体系低温溶解的崭新技术。在碱/尿素等三种水溶液中成功溶解了纤维素、甲壳素，甚至难溶解性聚苯胺。证明低温下大分子同溶剂分子形成较稳定的氢键键合物，导致溶解的机理。证明低温溶解技术和理论具有一定普适性。
　　2. 开辟了利用天然高分子通过“绿色”技术转化为材料的新途径，并证明它们在生物医用、光电储能、纺织、水处理领域具有应用前景。由低温溶解的纤维素、甲壳素以及聚苯胺/纤维素溶液通过物理再生法已成功制备出丝、膜、水凝胶、气凝胶、生物塑料、微球、泡沫塑料等新材料。揭示甲壳素材料保持其固有的生物活性，能促进细胞粘附和增殖、骨细胞生长、创伤快速愈合；聚苯胺/纤维素材料显示优良的导电性、高效充放电和高循环使用寿命和作为钠离子电池，以及促进缺损神经再生功能；纤维素材料具有优良的透光性、力学性能、生物降解性以及分离吸附功能；同时利用纤维素的多孔结构作为微反应器原位合成无机和有机杂化材料，显示光电磁性、高效催化性等。
　　3. 创建无污染、低成本以及生产周期短制造再生纤维素丝的“绿色”新技术，成功纺出高强度再生纤维素丝，其拉伸强度高达3.48 cN/dtex （粘胶纤维： 2.0 cN/dtex ），可望替代污染严重的粘胶法生产人造丝和玻璃纸。 目前正在与丝丽雅集团有限公司合作“碱/尿素水溶剂低温溶解法制备纤维素和甲壳素新材料产业化及应用”。
　　4. 建立多糖分子尺寸和链构象表征新方法，揭示纤维素、甲壳素等生物大分子在碱/尿素稀溶液呈蠕虫状刚性链构象，并容易聚集形成纳米纤维的科学规律。揭示香菇葡聚糖、黑木耳葡聚糖为三螺旋构象及其抗肿瘤活性。
　　以上主要成果具有原始创新性和重要学术价值以及应用前景，而且属环境友好技术。基础研究成果已在国际SCI源刊发表论文600余篇，被他人引用18000次，获准专利100余项。张俐娜荣获美国化学会2011年度Anselme Payen奖，成为获得该奖的第一位中国人。同时，该团队还获国家自然科学二等奖（2012年）、中国高等学校十大科技进展（2012年）等多项奖励。最近英国皇家化学会在“Chemistry World”刊物（2016）对她进行了题为“张俐娜——中国绿色化学的先驱”的报道；美国化学会邀请她成为国际重要刊物“ACS Sustainable Chemistry & Engineering（可持续化学与工程）”的副主编。