近日，我校木本油料资源利用全国重点实验室王成毓教授团队在国际期刊《先进材料》 Advanced Materials 发表题为“Dual Action of Phase Separation and Mechanical Locking Enabled Low-Value Waste Wood Into High-Performance Structural Phase-Change-Induced Self-Healing Materials”的研究论文。该研究针对传统木材胶黏材料难以兼顾高强度、损伤修复与资源高值化利用的问题，提出了相分离与机械互锁协同增强的仿生相变自修复胶黏策略，实现了木材界面高强度粘接及受损界面的修复，并进一步用于低价值木材和受损木材的结构重组。研究揭示了分子间氢键重构、界面机械互锁与可逆相变之间的协同作用关系，丰富了木材胶接界面多尺度调控与动态修复的研究思路，为低价值木材高值化利用、受损木材修复以及可修复木质结构材料的开发提供了新的材料设计路径。
木材因其优异的力学性能、可持续性和环境友好性，被广泛应用于建筑及木质结构材料领域。然而，受天然木材尺寸和形态限制，其工程化利用通常需要通过胶接实现大尺寸重组，因此，开发兼具高强度、自修复性能和环境友好性的木材胶粘材料具有重要意义。受壁虎趾垫多尺度黏附结构启发，本研究开发了一种具有相分离和机械互锁双重作用机制的仿生相变自修复胶粘剂。通过向聚乙烯醇（PVA）/木粉（W）体系中引入三水合乙酸钠（SAT），利用SAT的盐析作用诱导PVA/W发生相分离并促进致密氢键网络形成；同时，SAT由熔融态向晶态转变进一步在胶接界面形成机械互锁结构，二者协同作用使PVA/W/SAT胶粘剂的剪切强度达到约5 MPa。得益于SAT可逆的熔融—结晶相变，该材料还能够通过相变过程重新构筑受损界面，实现相变诱导的自修复。研究进一步将其用于低价值及受损木材的重组与修复，为废弃木材高值化利用和可修复木质结构材料的开发提供了新的研究思路。
论文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.73927
更多新闻