無甲醛、粘合劑，高性能全生物質仿生木材問世

2020-12-15 科技日報

科技日報記者 吳長鋒

記者從中國科大獲悉，該校俞書宏院士團隊提出了一種利用生物質天然納米結構的全新的生物質表面納米化策略，該策略巧妙地利用了木屑等生物質中天然的纖維素納米纖維，使其互相交聯從而構築無需任何粘合劑的高性能人造木材。相關研究成果於12月12日發表在《國家科學評論》上。

我國人造板年市場規模近萬億元。傳統人造板主要通過含有甲醛的樹脂等粘合劑將木屑等生物質原料粘結起來，不僅成本高，使用過程中持續釋放甲醛等有毒有害的氣體，有害人類身體健康。因此，發展高性能無甲醛綠色環保板材對傳統人造板產業升級發展至關重要。

科研人員運用上述策略所製備的人造木材在各方向上具有相同的力學強度，且超越了實木材和傳統人造板。新型人造木材自下而上的製備方式使其在尺寸上將不受限制，可以克服大塊實木材料的稀缺性，大大拓寬了這類木質材料的應用範圍。另外，其還表現出優異的阻燃性和防水性。微米級木屑顆粒的暴露著大量的納米尺度的纖維素纖維，納米纖維通過離子鍵、氫鍵、範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緻密結構，而無需任何粘結劑，各向同性抗彎強度和彎曲模量，遠超天然實木的力學強度，顯示出優異的斷裂韌性、極限抗壓強度、硬度、抗衝擊性，尺寸穩定性以及優於天然木材的阻燃性。作為一種全生物基的環保材料，具有遠超樹脂基材料和傳統塑料的力學性能。此外，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，基於其高導電性，可以實現傳感、自發熱以及電磁屏蔽等多種應用。

專家表示，這種全新的生物質表面納米化策略也可以擴展到其他生物質如、樹葉、稻草和秸稈等，並可以實現多功能化，有望用於製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。

編輯：宋慈（實習）

審核：朱麗

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