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浙江農林大學一項研究讓木材仿生防水吸收輻射身價倍增

發布時間:2019-01-04 閱讀數:18642

木材是建筑、裝修和家居常用的材料,如何讓木材具有耐水防腐蝕、趨磁吸收輻射等更優異的性能,從而滿足人們對住房更高的要求?

在浙江省自然科學基金的資助下,浙江農林大學副研究員孫慶豐承擔的自然科學基金重點項目“木材趨磁性的仿生形成機制研究”不久前通過了結題驗收,并且該研究成果已經吸引了省內外一些企業合作開發系列新型木材產品,即將推向市場。

近日,記者走訪了浙江農林大學,據孫慶豐介紹,蓮葉為何能夠滴水不染?候鳥為何能夠“千里遷徙”?海龜為何能夠“萬里洄游”?那是因為自然界的生物體經過數十億年的物競天擇、優勝劣汰,其結構與功能已趨至完美,實現了宏觀性能和微觀結構的有機統一。從大自然給予的啟發,向自然界學習,模仿自然界生物體功能中的某一方面,構筑相似甚至超越自然生物體功能的新型仿生材料,研究和構筑高性能的仿生智能材料是人類發展進程中的一個永恒課題。

當今社會大廈林立,汽車川流如梭,電線電纜縱橫交錯,空間中的鋼筋混凝土或鐵金屬材料和器具會將地球磁力變弱或屏蔽,易引起生物體各種生物機能的紊亂或使生物體出現異常行為。木材對于人體不足的磁氣具有自然補充的機能,可以促進自律神經活動,適宜的磁氣對減少高血壓、風濕癥、腎病等多種疾病的發生有重要影響。因此,木結構住宅和室內木材設置較多的微環境空間有利于人居健康

如何提高木材的綜合利用率,改善木材的原有性能,擴大其應用范圍等方面的研究越來越受到重視。隨著納米科學與技術在各個領域取得令人矚目的成績,將木材科學與納米科學與技術相交叉融合,以制備高附加值多功能型無機納米木材復合新型材料,是木材科學領域日益受到重視的高新技術之一。將無機納米材料的優點與木材進行有機結合,改善和提高木材原有性能并賦予其新的特殊性能,使制備的材料同時具有木材特性和納米材料特性的雙重功能,將是解決當前木材短缺的重要方法之一。

孫慶豐認為,木材表面無機納米修飾具有特殊意義,一方面它可有效地改善和提高材料和產品的性能(防腐、阻燃、尺寸穩定、耐磨、裝飾性能),確保產品使用的可靠性和安全性,延長使用壽命,節約資源和能源,減少環境污染;另一方面還可賦予木材特殊的物理和化學性能(趨磁性、疏水、抗菌、自清潔、自降解有機物等特性),從而制備新型高附加值的功能性木材,以開闊其使用領域,拓展其應用范圍。

孫慶豐和他的研究團隊受候鳥“千里遷徙”和海龜“萬里洄游”特征功能的啟發,通過在木材表面仿生合成磁性納米材料,從而賦予木材趨磁性功能,使木材具有了微波吸收和電磁屏蔽功能。研究采用了水熱晶化法、溶膠-凝膠法、仿生礦化法等在木材表面原位仿生生長了γ-Fe2O3CoFe2O4MnFe2O4NiFe2O4 等磁性納米材料,制備了磁性相變儲能木材,構建了木材/磁性納米界面,研究了木材/磁性納米材料異質界面結合方式和形成機理,闡明了木材趨磁性的仿生形成機制。同時,采用軟印刷技術在木材表面仿生芋頭葉的自然遺態結構構筑了趨磁性超疏水木材。該研究已發表 SCI 論文 10 篇,其中 TOP 期刊論文 5 篇,中文核心論文 2 篇,會議論文 1 篇;申請發明專利 2 項,其中 1 項已授權;出版專著 1 部;獲省部級獎項 1項,市廳級獎項 1 項;獲十三五重點研發任務 1 項;培養研究生 1名。在項目執行期間,孫慶豐獲批2017年度教育部青年長江學者,浙江省“萬人計劃”青年拔尖人才、浙江省“錢江學者”特聘教授、省高等學校中青年學科帶頭人及浙江農林大學首批青年英才杰出青年等。

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????????????? ????????????????????????????????????????????????? ??記者 金樂平 通訊員 周麗敏 張慧玲

 
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