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中国科大成功研制新型仿生人工木材

2018年08月13日 11:18:48 来源: 中安在线

    8月11日,记者从中科大获悉,中国科大俞书宏教授团队发展了一种新技术,以传统的酚醛树脂或密胺树脂为基体材料,成功研制了一系列具有类似天然木材取向孔道结构的新型仿生人工木材。

    天然木材的独特平行孔道结构赋予了其轻质高强的特点,有关仿木头结构的研究是国际上仿生材料研究领域的热点之一。然而,传统的仿木头结构材料是“徒有其型”,虽然以往的研究实现了取向孔道结构的模仿,但其力学性能远不能令人满意。因此,如何制备真正具有轻质高强特点的仿木材结构材料是仿生材料研究领域面临的挑战。

    最近,中国科学技术大学俞书宏教授团队发展了一种冰晶诱导自组装和热固化相结合的新技术,以传统的酚醛树脂或密胺树脂为基体材料,成功研制了一系列具有类似天然木材取向孔道结构的新型仿生人工木材。该系列仿生人工木材具有轻质高强、耐腐蚀和隔热防火等优点。研究论文8月10日发表在《科学进展》上。

    这种新型的仿生人工木材的结构(孔壁厚和孔尺寸)具有很好的可调控性,而且还可以复合多种纳米材料以制备多功能复合人工木材,简单高效,容易放大生产。这种人工木材具有突出的机械性能,力学强度优于已开发的多种仿木结构的陶瓷材料,且与天然木材性能相当。

    与天然木材相比,仿生人工木材最大的优势在于其耐腐蚀性、隔热和防火性能。该研究制备的仿生人工木材在水和硫酸溶液中浸泡30天,其力学强度均没有衰减。与石墨烯复合的人工木材具有很好的保温隔热效果,最低热导率可达20.8 mW/mK(毫瓦每米每开尔文),隔热性能远优于商业的聚合物保温材料,如发泡聚苯乙烯、聚氨酯泡沫等。同时由于人工木材具有很高的比强度(即强度/密度),这种人工木材比其他工程材料和气凝胶材料具有更好的实用性。

    易燃是天然木材在实际应用中面临的最大问题,而防火阻燃是人工木材最大的优点,并且通过复合无机纳米材料可以进一步提高其防火隔热性能。该人工木材具有很好的防火性能,在火焰引燃后能够迅速自熄灭。

    专家称,作为一种新型的仿生工程材料,其多功能性优于传统的工程材料,这类人工木材有望代替天然木材,实现在苛刻或极端条件下的应用。此外,这种合成方法为制备和加工一系列高性能仿生工程材料提供了新的思路,其功能的可设计性等优点将有助于拓宽该方法和制备的材料在多种技术领域中的应用。(记者 聂静洁)

    

[责任编辑: 周雨濛 ]
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