中國科大研制出無粘合劑全生物質仿生木材

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表面納米化策略，構筑了一種可持續新型各向同性仿生木材。該策略巧妙地利用木屑等生物質中天然纖維素納米纖維，將其暴露在木屑顆粒表面，并使其互相交聯從而構筑無需任何粘合劑的高性能人造木材。成果日前發表在《國家科學評論》上。

據介紹，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絡緊密地結合一起形成高強度的致密結構，而無需添加任何粘結劑。這種結構特征帶來了高達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強度。此外，新型人造木材還顯示出優異的斷裂韌性、極限抗壓強度、硬度、抗沖擊性、尺寸穩定性以及優于天然木材的阻燃性、防水性。作為一種全生物基的環保材料，該新型人造木材不僅不含任何粘結劑，還具有遠超樹脂基材料和傳統塑料的力學性能，因此具有非常廣泛的應用前景。

此外，這種由納米纖維構成的網絡也為制備木基納米復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絡當中，可以獲得導電智能人造木材，實現傳感、自發熱以及電磁屏蔽等多種應用，具有出色的電磁屏蔽性能，可以滿足精密電子儀器屏蔽標準的要求。

據了解，這種全新的生物質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，有望用于制造一系列綠色全生物質的可持續結構材料，進一步推動人造板行業向綠色、環保和低碳方向發展。

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