輕木軟硬適中，可以制作模型飛機和全尺寸的風(fēng)力渦輪機葉片等。近日，一個中美聯(lián)合研究團隊通過將其自然結(jié)構(gòu)與化學(xué)和物理性能相結(jié)合，將輕木轉(zhuǎn)化為一種能夠承受反復(fù)壓縮和其他極端機械條件的“木炭海綿”，為輕木的應(yīng)用開辟了新領(lǐng)域。相關(guān)研究成果日前發(fā)表《化學(xué)》上。
華中科技大學(xué)的研究團隊與美國馬里蘭大學(xué)合作者，通過使用常見的化學(xué)物質(zhì)破壞了堅硬的半纖維素和木質(zhì)素纖維，從而獲得了可彎曲的海綿結(jié)構(gòu)，并維持了輕木的正常細胞壁結(jié)構(gòu)，然后將其加熱到1000℃，從而把有機物質(zhì)變成碳。
研究人員指出，普通碳化木材，僅經(jīng)歷了加熱步驟而不經(jīng)過任何化學(xué)改性，非常脆弱，適當?shù)耐饬湍軐⑵浞鬯?，而木炭海綿在變形前，經(jīng)受了高達1萬次的連續(xù)“錘煉”，其性能十分優(yōu)良。
實驗結(jié)果表明，堅硬且不可壓縮的輕木可以經(jīng)過化學(xué)處理和碳化過程，產(chǎn)生具有機械壓縮性、抗疲勞性、電響應(yīng)靈敏度超過大多數(shù)可壓縮碳質(zhì)材料的木炭海綿。由于這種海綿完全由天然木材制成，采用的是簡單且成本低廉的方法，因此，具有可再生性和可持續(xù)性。
在對海綿進行了進一步的機械和電氣測試后，研究人員將其用于手指應(yīng)變傳感器原型中。這種材料也可以用于水凈化裝置、能量儲存和通話技術(shù)中，例如超級電容器和充電電池。
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