仿生木板是什么原理

研究团队使用一种特殊材料来合成仿生木材。他们在一种水溶性高分子树脂（resin）溶液中加入一些甲壳素（chitosan）。当树脂溶液冷冻干燥后，就会生成一个具有微孔及孔洞通道的结构。甲壳素的胺基与树脂间具有强烈反应，可以避免结构变形，能帮助孔洞通道的支撑。接着，研究团队将树脂加热到摄氏200 度进行热处理，让结构之间产生强力化学键结，以合成人造木材。

防水又防火

中国科学技术大学化学系教授俞书宏博士表示，这种仿生木材有两种强化机制。首先是通过快速的冷冻干燥，使材料内部产生更小的孔洞通道，以强化该材料。其次，较高温的退火温度也增强了树脂间的键结，进而增加材料的强度。

另外，由于使用了水溶性的树脂，因此可以根据材料所需的性质，在树脂溶液中添加水溶性的金属离子或奈米材料，不仅制备方法简单，也能弹性调整材料特性。例如，可加入人造或自然纤维使其更耐压。此外，这种新材料不像天然木材一样，不需要花费多年生长，就能大量制备，且对环境友善。

研究人员还测试了这种新材料的抗水及抗腐蚀力。研究人员将合成材料浸泡于水与硫酸溶液中30 天，但材料的强度几乎没有弱化，反而是作为对照组的轻木树（balsa）样本，在类似的实验条件下强度减弱了三分之二，同时抗压性少了40%。这是因为这种新材料的本体树脂就具有抗腐蚀能力，且因表面不具亲水性，所以能够防水及抗酸蚀。

这种新材料具有低密度及高孔洞率（porosity），因此比天然木材更具有良好的防火性。研究人员认为这些孔洞及通道，让热辐射只会在孔洞方向传导而不会往材料方向传播，因此能作为良好火源绝缘体。此外，即使将该材料放置于火源内，只要将材料移离火源，马上就会停止燃烧。基于上述这些优点，研究团队认为这种仿生木材具有替代天然木材于工程用途的潜力。