中國科大研制出無粘合劑全生物質(zhì)仿生木材

記者從中國科大獲悉，該校俞書宏院士團隊利用全新的生物質(zhì)表面納米化策略，構(gòu)筑了一種可持續(xù)新型各向同性仿生木材。該策略巧妙地利用木屑等生物質(zhì)中天然纖維素納米纖維，將其暴露在木屑顆粒表面，并使其互相交聯(lián)從而構(gòu)筑無需任何粘合劑的高性能人造木材。成果日前發(fā)表在《國家科學(xué)評論》上。

據(jù)介紹，在這種高性能人造木材中，微米級木屑顆粒暴露著大量納米尺度的纖維素纖維，這些納米纖維通過離子鍵、氫鍵、范德華力以及物理糾纏等相互作用結(jié)合在一起，微米級的木屑顆粒也被這些互相纏繞的納米纖維網(wǎng)絡(luò)緊密地結(jié)合一起形成高強度的致密結(jié)構(gòu)，而無需添加任何粘結(jié)劑。這種結(jié)構(gòu)特征帶來了高達170兆帕的各向同性抗彎強度和約10吉帕的彎曲模量，遠超天然實木的力學(xué)強度。此外，新型人造木材還顯示出優(yōu)異的斷裂韌性、極限抗壓強度、硬度、抗沖擊性、尺寸穩(wěn)定性以及優(yōu)于天然木材的阻燃性、防水性。作為一種全生物基的環(huán)保材料，該新型人造木材不僅不含任何粘結(jié)劑，還具有遠超樹脂基材料和傳統(tǒng)塑料的力學(xué)性能，因此具有非常廣泛的應(yīng)用前景。

此外，這種由納米纖維構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)也為制備木基納米復(fù)合材料提供了一種新途徑。通過將碳納米管摻入木屑顆粒間的納米網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，可以獲得導(dǎo)電智能人造木材，實現(xiàn)傳感、自發(fā)熱以及電磁屏蔽等多種應(yīng)用，具有出色的電磁屏蔽性能，可以滿足精密電子儀器屏蔽標(biāo)準(zhǔn)的要求。

據(jù)了解，這種全新的生物質(zhì)表面納米化策略也可以擴展到樹葉、稻草和秸稈等其他生物質(zhì)，有望用于制造一系列綠色全生物質(zhì)的可持續(xù)結(jié)構(gòu)材料，進一步推動人造板行業(yè)向綠色、環(huán)保和低碳方向發(fā)展。

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