近日,中國林科院木材工業(ye) 研究所木質複合材料創新團隊利用折射率與(yu) 纖維素不匹配的樹脂浸入脫除木質素的木材,固化之後得到了高霧度透光木質複合材料。由於(yu) 該材料可將束狀聚集激光進行3D空間散射,進而實現照明效果,研究團隊將其命名為(wei) 木質激光散射體(ti) 複合材料(簡稱“激光木材”)。研究成果於(yu) 近日發表於(yu) 材料領域頂級期刊《先進材料》(Advanced Materials)上。
木材具有綠色環保、來源廣泛、固碳能力強等優(you) 良特性。從(cong) 材料學的視角看,木材具有極其複雜的結構和多種性能,通過學科交叉,借助其他學科的新概念和新原理,有望實現木材組織性能和結構功能的跨越性提升或變革性發展。透明木材(亦稱透光木材、玻璃木、木質玻璃等)是在木材科學與(yu) 材料科學基礎上交叉孕育發展起來的一種新型綠色複合材料。常規做法是將折射率與(yu) 纖維素匹配的高分子樹脂浸入脫除木質素(或脫除木質素發色、助色等基團)的木材中,固化成具有一定霧度的透光木質複合材料。
中國林科院木材工業(ye) 研究所副研究員唐啟恒說,霧度主要是由於(yu) 光在透明木材中散射引起的,無法避免。研究團隊利用逆向思維,反向提升霧度,研究得到的這種高霧度透光木質複合材料,在微觀下其表現為(wei) 木材細胞骨架和樹脂形成雙相互穿網絡結構。該結構形成折射率極其不均勻介質體(ti) 係,促使光在網絡結構中發生高度散射,而這種高散射特性卻恰好成為(wei) 將束狀聚集的激光進行3D空間散射的天然優(you) 勢,無需經過光轉換步驟,即可實現高效率固態激光照明,有效解決(jue) 了當前發光二極管(LED)存在光轉換“效率下降”的致命缺點,打開了木材在激光照明領域應用的可能性,有望成為(wei) 下一代光源的潛在競爭(zheng) 者。與(yu) 此同時,調整紅綠藍三基色激光照射比例時,該材料還能發出不同顏色的光,從(cong) 而開創性利用木材再現了牛頓在350多年前光的合成實驗。
木材工業(ye) 研究所研究員陳勇平表示,“激光木材”未來在涉及國防軍(jun) 工、民用科技的照明,如遠距離島嶼、無接觸室內(nei) 外、深水、深海、極端環境等領域均具有巨大的應用前景。該成果不僅(jin) 為(wei) 木材光電子學的發展及木材高值化利用提供理論參考,而且還可以助力我國綠色低碳高質量發展和生態文明建設。 (宋平 勞萬(wan) 裏)
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