中國科學家開發人造木材,可防水也防火

作者 | 發布日期 2018 年 10 月 27 日 10:37 | 分類 尖端科技 , 材料 follow us in feedly

木質風的居家布置簡約又有質感,可惜不防潮也不防火──但是這個最大缺點現在有機會消失了,中國科學家發明一種「人造木材」,浸在強酸中 30 天安然無恙、遇火也難以燃燒。也許不會成為流行的結構建材,但可以成為絕緣建築的合適材料。



這種輕質材料的關鍵在於添加了殼聚糖(chitosan)聚合物。殼聚醣是一種線性多醣,也有譯幾丁聚醣、幾丁胺醣、甲聚糖、脫乙醯殼多糖、脫乙醯幾丁質、聚氨基葡萄糖等多種名稱,在甲殼動物的外殼及內骨骼中含量豐富(如蝦殼、蟹殼)。

目前殼聚醣有廣泛的商業和生物醫學用途,商業上比如營養品或減肥品(實驗證實殼聚醣會與油脂反應,但有否減肥功效尚無臨床驗證),生醫材料上如骨架,因其具有良好的生物相容性,也沒有生物毒性。

最近中國科學技術大學團隊則找到殼聚醣的另一種應用──建材。研究人員發現,將結合殼聚醣與聚合樹脂(polymer resin)的溶液冷凍乾燥後,可得到由殼聚醣支撐的多孔結構,接著將樹脂加熱到 200℃,樹脂在固化過程形成強固化學鍵,使得這種合成材料像木材一樣具有抗壓性。

如果冷凍乾燥速度更快、固化溫度更高,或者添加其他物質如天然/人造纖維,還能使合成木材更加堅固。

不像木材生長需要數十年光景,這種人造木材可以在實驗室中相對快速和大量的製造,且不怕水也不怕火,在實驗中,人造木材浸泡在強酸溶液中 30 天幾乎無損壞,但真實的木材在相同實驗條件下損失了 40% 抗壓性;而當研究人員點火燃燒人造木材時,也發現火不只無法擴散,還迅速熄滅。

研究人員認為,這種合成木材雖然無法成為流行的建築結構,但很適合充當絕緣建築的材料。新論文發表在《Science Advances》期刊。

(首圖來源:SHU-HONG YU/Science Advances