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無甲醛、粘合劑，高性能全生物質(zhì)仿生木材問世
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| 發(fā)布日期：2023/8/23
來源：網(wǎng)絡 |
記者從中國科大獲悉，該校俞書宏院士團隊提出了一種利用生物質(zhì)天然納米結構的全新的生物質(zhì)表面納米化策略，該策略巧妙地利用了木屑等生物質(zhì)中天然的纖維素納米纖維，使其互相交聯(lián)從而構筑無需任何粘合劑的高性能人造木材。相關研究成果于12月12日發(fā)表在《國家科學評論》上。
我國人造板年市場規(guī)模近萬億元。傳統(tǒng)人造板主要通過含有甲醛的樹脂等粘合劑將木屑等生物質(zhì)原料粘結起來，不僅成本高，使用過程中持續(xù)釋放甲醛等有毒有害的氣體，有害人類身體健康。因此，發(fā)展高性能無甲醛綠色環(huán)保板材對傳統(tǒng)人造板產(chǎn)業(yè)升級發(fā)展至關重要。
科研人員運用上述策略所制備的人造木材在各方向上具有相同的力學強度，且超越了實木材和傳統(tǒng)人造板。新型人造木材自下而上的制備方式使其在尺寸上將不受限制，可以克服大塊實木材料的稀缺性，大大拓寬了這類木質(zhì)材料的應用范圍。另外，其還表現(xiàn)出優(yōu)異的阻燃性和防水性。微米級木屑顆粒的暴露著大量的納米尺度的纖維素纖維，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)絡緊密地結合一起形成高強度的致密結構，而無需任何粘結劑，各向同性抗彎強度和彎曲模量，遠超天然實木的力學強度，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。作為一種全生物基的環(huán)保材料，具有遠超樹脂基材料和傳統(tǒng)塑料的力學性能。此外，通過將碳納米管摻入木屑顆粒間的納米網(wǎng)絡當中，可以獲得導電智能人造木材，基于其高導電性，可以實現(xiàn)傳感、自發(fā)熱以及電磁屏蔽等多種應用。
專家表示，這種全新的生物質(zhì)表面納米化策略也可以擴展到其他生物質(zhì)如、樹葉、稻草和秸稈等，并可以實現(xiàn)多功能化，有望用于制造一系列綠色全生物質(zhì)的可持續(xù)結構材料，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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