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加拿大英屬哥倫比亞大學姜鋒團隊 CEJ：發泡法制備無膠木質纖維基隔熱材料

2022-07-29 來源：高分子科技

隔熱材料被廣泛應用于建筑熱管理和制冷設備，對于構建低碳生活具有重要價值。市面上主流的隔熱材料主要包含有石油基材料和無機纖維。從木質纖維這類可再生資源也可制備隔熱材料，但其較差的機械性能和容易受潮等性質導致其工業前景不佳。

近日，加拿大英屬哥倫比亞大學姜鋒團隊報道了一種利用機械預處理方法，從低成本木纖維制備適度分支的微米木質纖維，并通過發泡法和棕櫚蠟改性制備木基隔熱材料的技術（圖1）。通過對原料適度的機械盤磨處理（mild mechanical pretreatment），在木質纖維的線性主干上大量增加微細的亞纖維結構（sub-fibrous structures），使其在發泡法過程中極大提升了木質纖維自組裝的機械強度（圖2）：在無添加額外增強助劑的情形下，其楊氏模量、最終應力（80%應變）和韌性分別是非預處理的3.7、2.9和1.9倍。此外，棕櫚蠟作為一類無毒、高熔點、擁有較硬質地的可再生涂料，用來改良木纖維多孔材料容易受潮的性能（接觸角提升為110°）。棕櫚蠟改良后的木基材料宏觀導熱系數在33.1 ± 2.3 mW/m?K（圖3）。該工作以“Air drying scalable production of hydrophobic, mechanically stable, and thermally insulating lignocellulosic foam”為題發表在《Chemical Engineering Journal》（Chemical Engineering Journal, 2022, 138300）。文章第一作者是加拿大英屬哥倫比亞大學博士后朱曄凌博士。該研究得到加拿大聯邦自然科學與工程基金委（NSERC），英屬哥倫比亞省林業部，以及林業創新投資公司（英屬哥倫比亞省直屬）的共同支持。

圖1 從低成本木纖維制備高性能隔熱材料

圖2 未預處理（a-c）和經過機械預處理（d-f）的木質纖維形貌，及其機械性能（g-i）

圖3 木質纖維基多孔材料的隔熱性能

該工作是團隊近期關于木質纖維/納米木質纖維的制備與應用的最新進展之一。團隊探究了過去幾年內綠色制備木質纖維/納米木質纖維領域的最新進展（Carbohydrate Polymers, 2021, 267, 118188），重點研究了可回收有機酸（Industrial Crops and Products, 2021, 173, 114148）和二元/三元低共融體系（Carbohydrate Polymers, 2020, 247, 116727; ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2020, 8.18, 7182），并探索了阻燃改性方案（Chemical Engineering Journal, 2022, 136748; Advanced Engineering Materials, 2022, 202101534）。

原文鏈接：https://authors.elsevier.com/a/1fUix4x7R2ccXA

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（責任編輯：xu）

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