Team entwickelt eine Familie bioinspirierter Kunsthölzer aus traditionellen Harzen

Rokurous Familie - Tales of Berseria - 101 (Kann 2019).

Anonim

Die Natur hat die Inspiration für das Design und die Herstellung von biomimetischen Hochleistungswerkstoffen geliefert. Holz, das seit Jahrtausenden verwendet wird, hat aufgrund seiner geringen Dichte und hohen Festigkeit beträchtliche Aufmerksamkeit erhalten. Eine einzigartige anisotrope Zellstruktur verleiht Holz herausragende mechanische Eigenschaften. In den letzten Jahrzehnten haben Forscher monolithische Materialien mit anisotropen Zellstrukturen entwickelt, um Holz nachzuahmen. Diese berichteten künstlichen holzartigen Materialien leiden jedoch an nicht zufriedenstellenden mechanischen Eigenschaften. Es ist immer noch eine große Herausforderung, künstliche holzähnliche Materialien mit den leichten und hochfesten Eigenschaften von Echtholz herzustellen.

Kürzlich hat ein Forscherteam unter der Leitung von Prof. YU Shuhong von der Universität für Wissenschaft und Technologie in China (USTC) eine neue Strategie für die großtechnische Herstellung einer Familie bioinspirierter polymerer Hölzer mit ähnlichen polyphenolischen Matrixmaterialien, holzähnlichen Zellen, demonstriert Mikrostrukturen, die durch einen Prozess der Selbstorganisation und Thermokorrosion von traditionellen Harzen (Phenolharz und Melaminharz) hergestellt werden. Diese Arbeit wurde am 10. August in Science Advances in einem Artikel mit dem Titel "Bioinspired polymeric woods" berichtet.

Die flüssigen Duroplastharze wurden zuerst unidirektional gefroren, um einen "grünen Körper" mit der zellulären Struktur herzustellen, gefolgt von der anschließenden thermischen Härtung. Das resultierende künstliche Holz hat in den mesoskaligen zellulären Strukturen eine große Ähnlichkeit mit natürlichem Holz und zeigt eine hohe Steuerbarkeit hinsichtlich der Porengröße und der Wanddicke. Das Produkt profitiert von der wässrigen Ausgangslösung und stellt einen grünen Ansatz zur Herstellung multifunktionaler künstlicher Hölzer dar, indem verschiedene Nanomaterialien wie Cellulose-Nanofasern und Graphenoxid zusammengesetzt werden.

Die Polymer- und Verbundhölzer weisen leichte und hochfeste Eigenschaften auf, deren mechanische Festigkeit mit der von natürlichem Holz vergleichbar ist. Im Gegensatz zu natürlichem Holz weist das künstliche Holz eine bessere Korrosionsbeständigkeit gegenüber Wasser und Säure auf, ohne die mechanischen Eigenschaften zu verschlechtern, sowie eine viel bessere Wärmeisolierung und Feuerhemmung. Die künstlichen Polymerhölzer heben sich in Bezug auf spezifische Festigkeits- und Wärmedämmeigenschaften sogar von anderen technischen Materialien wie Zellkeramikmaterialien und Aerogelen ab. Als eine Art biomimetisches Konstruktionsmaterial könnte diese neue Familie von bioinspirierten Polymerhölzern natürliches Holz für den Einsatz in rauen Umgebungen ersetzen.

Diese neue Strategie bietet ein neues und leistungsstarkes Mittel, um eine breite Palette von Hochleistungs-biomimetischen technischen Verbundwerkstoffen mit wünschenswerten Multifunktionalität und Vorteilen gegenüber herkömmlichen Gegenstücken herzustellen und zu entwickeln. Sie werden wahrscheinlich in vielen technischen Bereichen breite Anwendung finden.

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