高功能无甲醛绿色环保板材

木柴赓续是被宽广运用的一种组织材料，但天然实木受制于大尺寸材料的罕见性和力学的各向异性，因而现在宽广运用的工程木柴料主借使人工板。人工板范围墟市范围庞大，我国人工板年产量当先3.25亿立方米，墟市范围近万亿元。保守人工板要紧经过含有甲醛的树脂等粘合剂将木屑等生物资材料粘结起来，这不但升高了人工板的成本，还会在运用流程中陆续释放甲醛等有毒无益的气体，无益运用者的形体衰弱。因而，进展高功能无甲醛绿色环保板材对保守人工板财产晋级进展相当严重。

指日，华夏科学手艺大学俞书宏院士团队经过深入剖析生物资宏观组织，提议了一种哄骗生物资天然纳米组织的崭新的生物资表面纳米化战略，基于这类战略修筑了一种可陆续新式各向同性仿生木柴（“RGI-wood”）。该战略精巧地哄骗了木屑等生物资中天然的纤维素纳米纤维，将其泄漏在木屑颗粒表面，并使其互订交联进而修筑无需任何粘合剂的高功强人工木柴。关系探索效果于12月12日颁发在《国度科学议论》上。

基于自下而上微米/纳米组织计算制备各向同性木柴（RGI-wood）的示妄念。（a）天然木屑图片；（b）表面蚀刻后的木屑颗粒；（c）表面纳米化的木屑（SNWP）组织示妄念；（d）Ca2+和氢键向导的SNWP的组装流程；（e）经过热压抑备RGI-wood。

基于自下而上微米/纳米组织计算制备各向同性木柴（RGI-wood）的组织。（a）未经责罚的木屑（天然木屑）；（b）表面蚀刻后的木屑颗粒；（c）冷冻干枯后的表面纳米化木柴（SNWP）；（d）RGI木柴样本，体积为××19mm3，重4.1kg；（e）未经责罚的木柴颗粒的扫描电子显微镜（SEM）图象；（f）经表面蚀刻后的木屑颗粒SEM图象，表面看来纤维素微纤维；（g）冷冻干枯后的表面纳米化木柴SEM图象，个中有很多纤维素纳米纤维在表面开展，（h）RGI木柴样本截面，断裂处看来大批纤维素纳米纤维。

不限尺寸、阻燃、防水

运用这类战略所制备的人工木柴在各方位上具备雷同的力学强度，且当先了实木柴和保守人工板。这类新式人工木柴自下而上的制备方法使其在尺寸大将不受束缚，能够克复大块实木柴料的稀缺性，大大拓宽了这类木质材料的运用范围。此外，其还体现出优秀的阻燃性和防水性。在这类高功强人工木柴中，微米级木屑颗粒泄漏着大批的纳米法式的纤维素纤维，这些纳米纤维经过离子键、氢键、范德华力以及物理格斗等互相影响联合在一同，微米级的木屑颗粒也被这些互相环绕的纳米纤维网络严密地联合一同造成高强度的精细组织，而无需增加任何粘结剂。这类组织特性带来了高达MPa的各向同性抗弯强度和约10GPa的曲折模量，远超天然实木的力学强度。其它，新式人工木柴还显示出优秀的断裂韧性，极限抗压强度，硬度，抗攻击性，尺寸安定性以及优于天然木柴的阻燃性。做为一种全生物基的环保材料，新式人工木柴不但不含任何粘结剂，还具备远超树脂基材料和保守塑料的力学功能，因而具备特别宽广的运用前程。

各向同性仿生木柴与天然木柴的功能对照。（a）曲折强度对照；（b）紧缩强度对照；（c）各向同性仿生木柴具备远超罕用会合物材料的强度和模量；（d）与天然木柴的焚烧热释放率对照；（e）与天然木柴的焚烧失重对照；（f）与天然木柴的焚烧发烟量对照。

拓展：导电智强人工木柴

其它，这类由纳米纤维组成的网络也为制备木基纳米复合材料供给了一种新道路。经过将碳纳米管（CNT）掺入木屑颗粒间的纳米网络之中，能够赢得导电智强人工木柴，因碳纳米管能够在个中造成赓续的三维网络，因而其具备比保守会合物/碳纳米管复合材料更好的导电网络和更高电导率。基于这类智强人工木柴的高导电性，它能够完结传感、自愿烧以及电磁障蔽等多种运用。这类智强人工木柴体现出了优秀的电磁障蔽功能（X波段当先90dB），能够餍足周详电子仪器障蔽准则的请求。这类智强人工木柴还能够在1.75V低电压下（约即是两节五号电池的电压）完结自愿烧，可在5分钟内升至60摄氏度，这类在低电压下便可自愿烧木柴可有用地保证自加热做战的平安性，同时削减能耗。

这项探索提议了一种生物资颗粒表面纳米化办法和战略，可用于修筑全生物资，不含任何粘结剂，具备优秀的力学功能，可复合的新式人工木柴。同时，这类崭新的生物资表面纳米化战略也能够扩大到其余生物资（比方，树叶、稻草和秸秆等），并能够完结多功用化，希望用于创造一系列绿色全生物资的可陆续组织材料，将进一步鞭策人工板行业向绿色、环保和低碳方位进展。

这项探索遭到国度天然科学基金委改革探索全体、国度天然科学基金中心项目、华夏科学院前沿科学中心探索项目、华夏科学院纳米科学优异改革核心、合肥归纳性国度科学核心等援助。