生产可持续再生各向同性木材的新方法

自从19世纪末塑料发明以来,它开始改变人类的生活。塑料的发明给我们提供了一种轻便、坚固、廉价的材料,极大地便利了日常生活。

石油基塑料在人类生活中起着至关重要的作用,但问题的另一面是,它们对环境和人类健康的负面影响越来越大。目前还不清楚塑料需要多长时间才能完全生物降解成其组成分子。估计从450年到永远。

由于塑料很难分解,海浪和阳光会将这些不可降解的塑料磨损成微小的碎片,即所谓的微塑料。这些微塑料可能漂浮在世界各地的海洋中,吸收毒素,等待着被一些不幸的鱼或牡蛎吃掉,最终可能会被我们中的一个人吃掉。

为了减轻塑料污染的危害,用全绿色(即100%生物基)的基本构件构建塑料替代品的可持续材料是一个很有前景的替代选择。欧洲杯足球竞彩

如今,中国科技大学(USTC)教授舒红宇领导的一个团队报告了一种高性能的可持续再生各向同性木材(RGI木材),它是由表面纳米欧洲杯线上买球化木颗粒(SNWP)通过微/纳米结构设计的有效自下而上策略构建的(图1)。欧洲杯猜球平台

通过表面纳米化,大量纤维素纳米纤维从木屑表面膨胀,从而显著改善了木屑的性能。欧洲杯猜球平台

获得的RGI木材超过了天然木材各向异性、不一致的机械性能和易燃性的限制,使其成为石油基塑料的有力竞争者。

可以实现大规模生产大型rgi木材,克服大型天然木材的稀缺性。此外,通过这种自下而上的策略,还可以制备一系列功能性rgi -木材纳米复合材料,显示出巨大的应用潜力。

基于SNWP与rgi之间的强相互作用,可以通过直接压榨获得高性能rgi -木材。

通过木材颗粒的表面纳米化,RGI木材超过了天然木材各向异性和不一致机械性能的限制,各向同性欧洲杯猜球平台弯曲强度约为170MPa,弯曲模量约为10GPa。

与天然木材相比,RGI-wood在两个方向上表现出更高的弯曲强度和模量,这是由于纤维素纳米纤维的大表面积和SNWP之间的长氢键相互作用。

此外,RGI-wood还显示出了优越的断裂韧性、极限抗压强度、硬度、抗冲击性能、尺寸稳定性和防火性能(图2)。

作为一种全绿色的生物聚合物材料,RGI-wood在机械性能上优于石油基塑料,这使得RGI-wood在许多应用领域都可以成为石油基塑料的有力竞争者。

此外,由于SNWP可以作为一种具有三维纳米网络的结构粘合剂,这种多用途的自底向上策略在构建一系列块体功能复合材料方面具有广阔的前景。

例如,通过在压制前将SNWP与碳纳米管(CNT)混合,可以制备导电智能RGI木材。导电智能RGI木材具有较低的渗透阈值和指数,表明碳纳米管可以形成比聚合物/碳纳米管复合材料更好的导电网络。

由于其高导电性,这种导电智能RGI木材具有优异的电磁屏蔽性能(X波段超过90 dB),符合精密电子仪器的屏蔽标准要求。

此外,这种导电的智能rgi木材的优良导电性也允许它在低电压下通过焦耳热自我加热。加热电压低,有效保证自热装置的安全性,同时降低能耗。

因此,所获得的导电智能RGI木材可以用作智能建筑的电磁屏蔽材料和自加热墙板。欧洲杯足球竞彩

简言之,这种自底向上的微/纳米结构设计策略通过引入生物质颗粒的表面纳米化方法,超越了天然木材各向异性、不一致的机械性能和尺寸的限制。欧洲杯猜球平台

微/纳米尺度结构设计策略还可以扩展到其他生物质(如树叶、油菜秸秆和草等),并可以制造一系列全绿色可持续结构材料。RGI木材具有比塑料更好的机械性能,可以成为石油基塑料的有力竞争者。欧洲杯足球竞彩

此外,rgi木材及其纳米复合材料在机械性能、易燃性、智能材料、建筑材料等多个领域都表现出了优异的性能。欧洲杯足球竞彩

本研究得到国家自然科学基金、国家自然科学基金创新研究群体、中国科学院前沿科学重点研究计划、国家基础研究发展计划、国欧洲杯线上买球家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金重点项目等资助。中国科学院合肥科学中心优秀用户和科研资助单位。欧洲杯线上买球

来源:https://phys.org/partners/欧洲杯线上买球science-china-press/

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