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无甲醛!无粘合剂!高性能全生物质仿生木材问



科技日报记者 吴长锋
记者从中国科大获悉,该校俞书宏院士团队提出了一种利用生物质天然纳米结构的全新的生物质表面纳米化策略,该策略巧妙地利用了木屑等生物质中天然的纤维素纳米纤维,使其互相交联从而构筑无需任何粘合剂的高性能人造木材。相关研究成果于12月12日发表在《国家科学评论》上。
我国人造板年市场规模近万亿元。传统人造板主要通过含有甲醛的树脂等粘合剂将木屑等生物质原料粘结起来,不仅成本高,使用过程中持续释放甲醛等有毒有害的气体,有害人类身体健康。因此,发展高性能无甲醛绿色环保板材对传统人造板产业升级发展至关重要。
 科研人员运用上述策略所制备的人造木材在各方向上具有相同的力学强度,且超越了实木材和传统人造板。新型人造木材自下而上的制备方式使其在尺寸上将不受限制,可以克服大块实木材料的稀缺性,大大拓宽了这类木质材料的应用范围。另外,其还表现出优异的阻燃性和防水性。微米级木屑颗粒的暴露着大量的纳米尺度的纤维素纤维,纳米纤维通过离子键、氢键、范德华力以及物理纠缠等相互作用结合在一起,微米级的木屑颗粒也被这些互相缠绕的纳米纤维网络紧密地结合一起形成高强度的致密结构,而无需任何粘结剂,各向同性抗弯强度和弯曲模量,远超天然实木的力学强度,显示出优异的断裂韧性、极限抗压强度、硬度、抗冲击性,尺寸稳定性以及优于天然木材的阻燃性。作为一种全生物基的环保材料,具有远超树脂基材料和传统塑料的力学性能。此外,通过将碳纳米管掺入木屑颗粒间的纳米网络当中,可以获得导电智能人造木材,基于其高导电性,可以实现传感、自发热以及电磁屏蔽等多种应用。
专家表示,这种全新的生物质表面纳米化策略也可以扩展到其他生物质如、树叶、稻草和秸秆等,并可以实现多功能化,有望用于制造一系列绿色全生物质的可持续结构材料,进一步推动人造板行业向绿色、环保和低碳方向发展。
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