有关仿木头结构的研究是国际上仿生材料研究领域的热点之一。近日,中国科大俞书宏教授团队成功研制出具有类似天然木材取向孔道结构的新型仿生人工木材,具有轻质高强、耐腐蚀和隔热防火等优点。该材料有望代替天然木材,实现在苛刻或极端条件下的应用。
这种新型的仿生人工木材的结构具有很好的可调控性,还可以复合多种纳米材料以制备多功能复合人工木材,简单高效,容易放大生产。并且具有突出的机械性能,力学强度优于已开发的多种仿木结构的陶瓷材料,且与天然木材性能相当。
易燃是天然木材在实际应用中面临的最大问题,而防火阻燃是人工木材最大的优点,并且通过复合无机纳米材料可以进一步提高其防火隔热性能。该仿生人工木材在水和硫酸溶液中浸泡30天,其力学强度均没有衰减,而在同样的条件下,天然木材的强度会下降约70%。此外,该仿生人工木材不仅具有远优于日常建材中聚合物保温材料的保温隔热性能,还具有很好的防火阻燃性能,其被火焰引燃后,还可以迅速自动熄灭。
该材料作为一种新型的仿生工程材料,其多功能性能优于传统的工程材料,加上制备过程简单高效,有望大批量生产,代替天然木材,实现例如极地低温、外太空高低温等苛刻或极端条件下的应用。此外,其在未来还有望代替日常建筑房屋中易燃的聚合物保温材料。
“现在大部分建筑都使用聚合物材料作保温层,但它有一个很大的缺陷——易燃,只要一处起火,很容易通过这些聚合物材料加速蔓延。”中国科大新型仿生人工木材研发团队成员于志龙说,“我们新研发的这个材料,不但在保温隔热效果上要比普通的聚合物材料好,还具有防火阻燃的特性,若发生意外,可以有效地抑制火势蔓延。”
专家称,这类人工木材有望代替天然木材,实现在苛刻或极端条件下的应用。此外,这种合成方法为制备和加工一系列高性能仿生工程材料提供了新的思路。
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