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無(wú)甲醛、粘合劑，高性能全生物質(zhì)仿生木材問(wèn)世
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| 發(fā)布日期：2023/8/23
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò) |
記者從中國(guó)科大獲悉，該校俞書(shū)宏院士團(tuán)隊(duì)提出了一種利用生物質(zhì)天然納米結(jié)構(gòu)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(gòu)筑無(wú)需任何粘合劑的高性能人造木材。相關(guān)研究成果于12月12日發(fā)表在《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》上。
我國(guó)人造板年市場(chǎng)規(guī)模近萬(wàn)億元。傳統(tǒng)人造板主要通過(guò)含有甲醛的樹(shù)脂等粘合劑將木屑等生物質(zhì)原料粘結(jié)起來(lái)，不僅成本高，使用過(guò)程中持續(xù)釋放甲醛等有毒有害的氣體，有害人類(lèi)身體健康。因此，發(fā)展高性能無(wú)甲醛綠色環(huán)保板材對(duì)傳統(tǒng)人造板產(chǎn)業(yè)升級(jí)發(fā)展至關(guān)重要。
科研人員運(yùn)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(xué)強(qiáng)度，且超越了實(shí)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(shí)木材料的稀缺性，大大拓寬了這類(lèi)木質(zhì)材料的應(yīng)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(jí)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(guò)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(jí)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(qiáng)度的致密結(jié)構(gòu)，而無(wú)需任何粘結(jié)劑，各向同性抗彎強(qiáng)度和彎曲模量，遠(yuǎn)超天然實(shí)木的力學(xué)強(qiáng)度，顯示出優(yōu)異的斷裂韌性、極限抗壓強(qiáng)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(yuǎn)超樹(shù)脂基材料和傳統(tǒng)塑料的力學(xué)性能。此外，通過(guò)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，基于其高導(dǎo)電性，可以實(shí)現(xiàn)傳感、自發(fā)熱以及電磁屏蔽等多種應(yīng)用。
專(zhuān)家表示，這種全新的生物質(zhì)表面納米化策略也可以擴(kuò)展到其他生物質(zhì)如、樹(shù)葉、稻草和秸稈等，并可以實(shí)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(jié)構(gòu)材料，進(jìn)一步推動(dòng)人造板行業(yè)向綠色、環(huán)保和低碳方向發(fā)展。
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