【48812】新战略让木材薄膜兼具高强度和高韧性

  近来，东北林业大学甘文涛教授初次提出经过两相纳米结构调控，将天然轻木转化为一种兼具高强度和高韧性的木材薄膜，并提醒了其力学增强机理，为木材维护与功用改进供给了新理论。相关效果宣布在《科学发展》。

  构建晶态-非晶态复合结构是处理资料高强度与高韧性之间的内涵抵触的有效途径。但是，构建晶态-非晶态界面仍面对化学不兼容和操作能耗高级许多应战。自然界中，如蜘蛛丝和珍珠贝等资料展现的晶态-非晶态结构，以其杰出的机械性能为人工资料规划供给了启示。木材具有天然的结晶-无定形两相结构，为经过调整三大素组分提高其机械性能供给了途径。但是，木材中组分间的相互效果机制杂乱，且现存力学增强办法在能源消耗和环境友好性方面仍存在局限性。因而，开发高效、环保的木材增强技能，研讨其力学失效原理，对开发高性能木质功用资料具有重要意义。

  本研讨中，团队提出了一种简便易行的两相结构调控战略，旨在选择性去除木材细胞壁中的无定形木质素和部分半纤维素，保存高结晶度的纤维素结构，同步完成纤维素微纤维的润胀和纳米纤维的预解离。凭借大气枯燥过程中水分子蒸腾发生的弹性毛细管力促进纤维素纳米纤维重新排列集合，增强了其横向键合效果，然后形成了高结晶度的细密化木材薄膜。改进木材的抗拉强度高达530.89 ± 17.60 MPa，并表现出优异的可折叠性。粗粒化分子动力学模仿提醒了木材细胞壁内晶态和非晶态区域在变形过程中的潜在运动机制和木材薄膜在张力效果下的损坏行为。

  生命周期点评成果为，这种根据木材细胞壁组分的两相纳米结构调控战略，展现了环境友好性和低碳特色，为木材细胞壁精细结构调控和高性能木质功用资料开发供给了根底。