浙江农林大学孙庆丰团队受候鸟“千里迁徙”和海龟“万里洄游”启发——
趋磁性超疏水木材即将推向市场
莲叶为何能够滴水不染?候鸟为何能够“千里迁徙”?海龟为何能够“万里洄游”?从大自然给予的启发,向自然界学习,模仿自然界生物体功能中的某一方面,构筑相似甚至超越自然生物体功能的新型仿生材料,研究和构筑高性能的仿生智能材料是人类发展进程中的一个永恒课题。
在浙江省自然科学基金的资助下,浙江农林大学副研究员孙庆丰承担的自然科学基金重点项目“木材趋磁性的仿生形成机制研究”不久前通过了结题验收,并且该研究成果已经吸引了省内外一些企业合作开发系列新型木材产品,即将推向市场。
孙庆丰认为,木材表面无机纳米修饰具有特殊意义,一方面它可有效地改善和提高材料和产品的性能(防腐、阻燃、尺寸稳定、耐磨、装饰性能),确保产品使用的可靠性和安全性,延长使用寿命,节约资源和能源,减少环境污染;另一方面还可赋予木材特殊的物理和化学性能(趋磁性、疏水、抗菌、自清洁、自降解有机物等特性),从而制备新型高附加值的功能性木材,以开阔其使用领域,拓展其应用范围。
孙庆丰和他的研究团队受候鸟“千里迁徙”和海龟“万里洄游”特征功能的启发,通过在木材表面仿生合成磁性纳米材料,从而赋予木材趋磁性功能,使木材具有了微波吸收和电磁屏蔽功能。研究采用了水热晶化法、溶胶-凝胶法、仿生矿化法等在木材表面原位仿生制备了γ-Fe2O3、CoFe2O4、MnFe2O4,NiFe2O4 等磁性纳米材料,制备了磁性相变储能木材,构建了木材/磁性纳米界面,研究了木材/磁性纳米材料异质界面结合方式和形成机理,阐明了木材趋磁性的仿生形成机制。同时,采用软印刷技术在木材表面仿生芋头叶的自然遗态结构构筑了趋磁性超疏水木材。
在项目执行期间,孙庆丰获批2017年度教育部青年长江学者、浙江省“万人计划”青年拔尖人才、浙江省钱江学者特聘教授、省高等学校中青年学科带头人及浙江农林大学首批青年英才杰出青年等。
本报记者 金乐平 通讯员 周丽敏 张慧玲