木材Q是大自然给与hcȝ一U非帔R要的可再生资源，在细?yu)水q下Q木材细?yu)壁可视为具有微U丝l构的纤l素为增强相Q半U维素和木质素ؓ(f)的层板结构纳c_合材料，q种复杂的结构特性蕴藏着深刻的材料设计原理。如何有效地利用木材的这些天然优势挖掘其自n的潜力，开发应用于l构领域的高强度木基复合材料Q突破木材在传统领域的应用，q是木材U学和材料科学共同追求的目标?/span>
q日Q?/span>ACS Sustainable Chemistry & Engineering国际期刊Q?/span>2021q?/span>32期）(j)?/span>Supplementary Cover Article形式在线发表?/span>中国林科院木材所关于高强度、阻燃层压木基复合材料的最新研I成?/span>?/span>Laminating Delignified Wood Veneers toward High-Strength, Flame-Retardant Composites for Structural Applications?span style="font-family:宋体;">。该U材料拉伸强度达?/span>397.2MPaQ?/span>弯曲强度辑ֈ436.1MPaQ?/span>Uؓ(f)普通钢板的2?/span>Q?/span>材料密度?/span>1.35g/cm3Q远低于钢板的密度，其比弯曲强度Uؓ(f)普?/span>钢板?/span>11倍，h非常明显的轻质高强特性。该Ҏ(gu)术已l获得国家授权发明专利。文章第一作者是唐启恒副研究员，Ҏ(gu)博士研究生参与本工作，通讯作者是郭文?rn)研I员?/span>
Figure 1 高强度木基复合材料制备流E图
木材因其较高的孔隙率而导致自w力学性能相对较低Q在l构领域的应用受到各U限制。ؓ(f)?jin)提高木材的力学性能Q当前最常用的方法就是将实体木材的木质素部分脱除Q然后高压密实化制备高性能木材。然而实体木材因Z(jin)寸较厚Q无法快速、均匀地将部分木质素从实体木材中脱除出来，Ҏ(gu)造成木质素在木材内外表面分布不均匀。此外，实体木材׃受到木材自n体积的媄(jing)响，无法直接利用实体木材制备大幅面的高性能材料?/span>
我国是木材加工业的大国Q采用旋切技术将原木旋切出各U幅面单板的技术十分成熟?/span>未脱除木质素的木材，l胞(yu)壁强度很高，很难高压密实Q而脱除刚性的木质素之后，非常有利于将木材l构软化。依托我国强大的单板产业优势Q研I小lh员采用薄单板为原材料Q通过部分脱除木质素的方式单板Y化，再将环氧?wi)脂渗透入木材内部孔隙?/span>替代原先木质素的_接作用Q在dȝ剂情况下Q通过高温高压固化?/span>h力学强度?/span>、阻?/span>性能好的层压三维互穿|络l构木基复合材料?/span>
Figure 2 木质素脱除量变化?/span>高强?/span>层压木基复合材料拉性能的媄(jing)?/span>
Figure 3 木质素脱除量变化?/span>高强?/span>层压木基复合材料弯曲性能的媄(jing)?/span>
׃木材自n多孔l构Q环氧树(wi)脂渗透入木材内部l构Q高温高压固化之后，两者可以Ş成三l互I网l结构复合材料。高压作用，?j)进单板内部l构密实Q纤l素之间形成大量氢键Q促(j)q密实化单板力学性能提升Q三l互I结构不仅可以将单板层间紧密地锁在一P有效地避免剧烈变形下的层间相Ҏ(gu)U，q能够有效地密实化单板内部l胞(yu)壁及(qing)l胞(yu)壁内U维之间_接hQ在多种增强因子作用下，大大提高?jin)木基复合材料的力学性能?/span>
Figure 6 聚磷酔R?/span>高强?/span>层压木基复合材料ȝ性能的媄(jing)?/span>
相比较于采用块状木材制备高性能木材Q该U方法可以快速、均匀地脱除单板木质素Q而且单板的幅面可以根据需要进行调_(d)从而可以高效、低成本地制备出各种q面的高强度层压木基复合材料?/span>研究聚磷酔R对层压木基复合材料阻燃性能的媄(jing)响，研究表明Q在材料高度密实条g下，仅需要添?/span>2.5%的聚酸铵即可有效提升复合材料的ȝ性能?/span>该项工作有利于推动木材在航空航天、轨道交通、徏{等l构领域的应用，不仅提高?jin)木材的附加|而且有利?/span>?j)?/span>复合材料的绿色化发展?/span>
该项工作得到国家自然U学基金Q?/span>31800484Q?/span>?/span>十三?/span>?/span>国家重点研发计划Q?/span>2017YFD0600802Q等目的支持?/span>
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https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.0c09390
