近日，材料學院植源生物質熱處理團隊在高強抗熱木基凍凝膠復合材料研究中提出了全新策略，研究成果以“Bone-inspired lightweight, high-strength, and highly compressed wood cryogel composites with heat-activated char layer for electrothermal protection”為題發表于中科院一區TOP期刊《Chemical Engineering Journal》（IF：13.3）。
近年來，對電熱防護的需求日益增長，特別是在可再生能源系統、電子設備和先進材料應用領域。這些應用要求材料不僅能承受極端的熱應力和電應力，還能在較長時間內保持其結構完整性和性能。如何能夠利用天然木材的獨特性質（可再生性、輕質結構、介孔框架等），同時解決其在防火和熱管理方面的局限性。針對以上問題，材料學院植源生物質熱處理科研團隊受骨骼啟發，通過將脫木素木材模板與聚乙烯醇（PVA）和羧基化多壁碳納米管（c-MWCNTs）相結合，開發出一種輕質且導電的材料。通過引入致密化木材、熱激活炭化層和導電填料，顯著提高木基凍凝膠的熱性能和機械性能，從而增強其耐火性和電熱穩定性。試驗結果表明，該材料在燃燒過程中結構完整性的保持時間增加了275%，具體表現為峰值熱釋放速率降低了81.8%，單位質量損失率降低了80.4%，總煙霧生成量減少了68.2%，總熱釋放量減少了22.0%，二氧化碳排放量減少了65.2%。此外，該復合材料在機械應力作用下仍能保持穩定電壓和高導電性。這種仿生方法為傳統木基材料增值為能夠承受極端熱環境的先進材料提供了一條有前景的方案，在電熱防護領域有一定的應用潛力。
上述研究成果第一作者為材料學院博士研究生張天放，通訊作者為伊松林教授和何正斌教授，北京林業大學為第一完成單位。
本研究得到國家重點研發計劃項目（2023YFD2201402）、中央高校基本科研業務費專項資金（BLX202235）、中央高校基本科研業務費專項資金（BFUKF202315）和國家留學基金委項目（202306510067）的資金支持。
