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　　受黑莓果實表面形態(tài)及其多級結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，近日西南林業(yè)大學(xué)高偉教授團隊成功制備出楊木重組木新材料，并賦予其超強抗紫外線、超疏水和疏水自恢復(fù)功能，進一步拓展了重組木質(zhì)材料的應(yīng)用領(lǐng)域。

　　在重組木表面構(gòu)建超疏水功能難度大

　　已有研究證實，不進行表面化學(xué)修飾，就可在金屬表面構(gòu)建出微納米分級結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)金屬表面的超疏水改性;金屬表面也可直接通過氧化反應(yīng)生成金屬氧化物，再聯(lián)合結(jié)構(gòu)調(diào)控技術(shù)即可制備出無低表面能物質(zhì)參與的超疏水表面。

　　但要實現(xiàn)重組木表面超疏水，卻并非易事。1973年，澳大利亞科學(xué)家約翰·道格拉斯·科爾曼第一次提出“重組木”的概念，即“不打亂纖維的排列方向，保留木材的基本特性，進而重新組成具有木桁架那樣強度的產(chǎn)品”。高偉告訴記者，相比超疏水金屬表面，在重組木表面構(gòu)筑微納米的粗糙結(jié)構(gòu)具有更大挑戰(zhàn)。一是重組木表面密度更高、初始粗糙度更低，難以用噴涂等常規(guī)加工方法在其表面構(gòu)筑超疏水功能;二是常規(guī)戶外木器涂料用于重組木材表面涂飾后，在遭受溫濕度變化、紫外線長時間照射時，會發(fā)生保護功能的永久性喪失。

　　“重組木材料主要是以人工林木材、竹材和灌木等生物質(zhì)資源為原材料，采用纖維定向分離技術(shù)制備重組單元，經(jīng)樹脂浸漬、干燥和成形壓制而成的一種材料。”參與項目實驗工作的西南林業(yè)大學(xué)碩士研究生姜海秋介紹。

　　近年來，高偉團隊聚焦木質(zhì)先進功能材料基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開發(fā)，在實木鋸材、工程木質(zhì)復(fù)合材料表面超疏水、自清潔、抗紫外線、抗老化等先進功能材料方面展開了系列研究。團隊通過研發(fā)創(chuàng)新，目前已形成疏水多功能改性重組竹、重組木兩大系列產(chǎn)品。

　　楊木重組木在木結(jié)構(gòu)及戶外建筑等領(lǐng)域使用廣泛，但楊木會因水分變化而出現(xiàn)各種問題，導(dǎo)致其物理力學(xué)性能降低。“在楊木重組木表面成功構(gòu)筑超疏水功能，賦予木材抗污、抗紫外線、自清潔等功能的同時，還可為其他工程木質(zhì)材料超疏水改性研究提供理論和技術(shù)參考。”高偉說。

　　作為室外用材可延長建筑使用壽命

　　自然界中，黑莓果實由許多小單果聚生而成，每一粒小單果包裹一顆種子，果實在成熟后圓潤飽滿，耐紫外線照射、不易積水、不易“招惹”真菌，看起來顆粒分明，黑亮誘人。

　　受黑莓果實形貌及多級結(jié)構(gòu)啟發(fā)，高偉團隊在不使用低表面能物質(zhì)改性的情況下，在楊木重組木表面原位合成全黑莓狀或黑莓和八面體混合結(jié)構(gòu)，以及部分規(guī)則簇狀結(jié)構(gòu)的銅化合物納米顆粒。在顯微鏡下看，如同給楊木重組木穿上一件綴滿黑莓成熟果實的外衣，首次在楊木重組木上實現(xiàn)了超疏水和自恢復(fù)功能。

　　“這種‘穿上新衣’的楊木重組木新材料，暴露在紫外線下1920小時后，仍保持著超疏水狀態(tài)。此外，在超疏水功能喪失后，通過簡單的加熱處理或大氣環(huán)境放置即可恢復(fù)超疏水功能。”西南林業(yè)大學(xué)湯正捷博士說。

　　在西南林業(yè)大學(xué)木質(zhì)先進功能材料創(chuàng)新研究團隊實驗室，記者看到用細流水輕輕一沖，即可將超疏水楊木重組木表面的塵泥全部帶走;將其置于墨汁等污液中，取出后表面潔凈如初。

　　“該材料具有極強的拒水性，因此作為室外用材可延長建筑的使用壽命。”姜海秋介紹。此外，超強的抗紫外線性能，使其長時間暴露在惡劣環(huán)境中仍能避免因光照老化引起的物理力學(xué)性能的降低，同時該材料還具有防污、防腐、防霉等功能。為此，這種重組木制品可作為建筑材料，廣泛應(yīng)用于景觀木結(jié)構(gòu)建筑、木質(zhì)護欄、木質(zhì)棧道、戶外木地板、建筑外墻等。

　　“最為難得的是，制備超疏水楊木重組木的方法簡單、成本低，在進一步優(yōu)化工藝流程后，即可實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。”高偉說，該楊木重組木新材料所用制備方法及技術(shù)同樣可應(yīng)用于其他基材表面，具備一定的普適性，整體技術(shù)具有產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景。