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材料院研究团队在《ACS Nano》发表研究成果

来源:材料院通讯员:冯金小摄影: 编辑:尹申申审核:袭开国、孟国忠、徐勇浏览:时间:2023-12-14

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【南林新闻中心讯】近日,材料科学与工程学院周晓燕教授团队提出了一种可持续且简单的溶剂加工策略,将天然木材制备成具有优异力学性能和可塑性的异型木材,其优异的承载力和出色的抗疲劳性的融合,拓宽了异型木材在工程领域的应用潜力。

据悉,刚度可调的材料可以根据特定的刺激(如温度,湿度)改变其形状和机械性能,在先进的工程领域具有较好的应用前景,但仍受限于石油基单体的使用和机械强度低等问题。木材作为一种可再生、来源广泛的生物质材料,其次生壁S2层微纤丝天然取向结构为开发高强度木材提供了独特优势。

为了充分利用木材的结构优势,该研究通过采用低表面张力、低粘度的润湿试剂填充并覆盖木材的粗糙结构,以此来降低软化试剂向木材内部渗透的界面阻力,从而实现木材的均匀软化。在此基础上,利用水分蒸发产生的毛细力诱导定向微纤丝自发聚集,并通过周期性的保水和脱水同步实现木材形状的可加工性和刚度的可调节性。异型木材的纵向抗拉强度和横向抗拉强度分别达到557.59 ± 31.57 MPa,105.76 ± 13.63 MPa,比强度甚至超过一些金属和合金材料。此外,经过10次变形循环后,异型木材的抗拉强度和抗折强度仅下降7.7%(抗拉强度)和10.1%(抗弯强度),证明了其出色的循环使用稳定性。通过形状设计,重量仅为3.51 g的异型木材能够支撑三个体重均为70 kg的成年人的重量,其抗压强度可以达到5.04 MPa。

相关研究成果以“Shape and stiffness switchable hydroplastic wood with programmability and reproducibility”为题在线发表在国际知名期刊《ACS Nano》上。材料院博士研究生张涛为第一作者,周晓燕教授、陈敏智副教授和苏州大学周柯副教授为通讯作者。该成果得到了国家自然科学基金等科研项目资助。(文章链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c06322)


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