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光学透明木材是通过木材的结构保持脱木质素和随后的热固化或光固化聚合物树脂的渗透来制造的，但仍然受到脱木质素木材固有的低介孔体积的限制。在这里，我们报告了一种使用木材干凝胶制造强透明木材复合材料的简便方法，该方法允许树脂单体在环境条件下无溶剂渗透到木材细胞壁中。通过在环境压力下对含有纤维化细胞壁的去木质素木材进行蒸发干燥，制备了具有高比表面积(260 m2 g-1)和高介孔体积(0.37 cm3 g-1)的木材干凝胶。介孔木材干凝胶在横向上是可压缩的，并且在不影响透光率的情况下，为透明木材复合材料提供了精确的微观结构、木材体积分数和机械性能控制。成功制备了大尺寸和高木材体积分数(50%)的透明木材复合材料，证明了该方法的潜在可扩展性。

图文简介

木材气凝胶和透明木材的制造。a图片显示白色D-wood/ABPE复合材料(木材体积分数为17%)和透明TO-wood/ABPE复合材料(木材体积分数为12%)，由相应的D-wood和TO-wood干凝胶制备，白色箭头表示纤维细胞的轴向，与天然巴尔沙木相同。b压缩to -wood干凝胶以制备木材体积分数为50%的厚透明木材的示意图以及样品的相应照片。

木材气凝胶的结构特性，d -木和to -木干凝胶的FE-SEM显微照片，分别显示了细胞结构、细胞角、次生细胞壁和细胞壁表面。b TO-wood和对应的D-wood干凝胶的氮吸附-解吸等温线。c基于非局域密度泛函理论的方法，由N2吸附等温线得到孔径分布。

透明木材的光学特性和结构特征，a纯ABPE丙烯酸树脂片材、TO-wood/ABPE和D-wood/ABPE复合材料(厚度约1.10 mm)的总透光率和雾度。b D-wood/ABPE和TO-wood/ABPE复合材料截面的FE-SEM显微图。c D-wood/ABPE和TO-wood/ABPE复合材料的典型二维SAXS图。d散射强度，I(q)，作为从二维图形的平均值提取的对数尺度上的散射矢量q的函数。黑色箭头表示肩峰位置。白色D-wood/ABPE和透明TO-wood/ABPE复合材料样品的照片如图1a所示。

控制木材在透明木材中的体积分数。图中为密度为185 kg m-3的TO-wood干凝胶的压缩应力-应变曲线，以及在压缩应变为30%、50%和80%时压缩TO-wood干凝胶的FE-SEM显微图。红色箭头表示在不同压缩应变下获得的干凝胶，用于FE-SEM分析和透明木材制备。b不同木材体积分数D-wood/ABPE和TO-wood/ABPE复合材料纵向拉伸变形的典型应力-应变曲线。c纯ABPE丙烯酸树脂板材在拉伸变形下的典型应力-应变曲线。d木材/ABPE复合材料的杨氏模量随木材体积分数的变化规律。e透明木材在550nm处的总透过率(T550nm)与木材体积分数和样品厚度的关系。

论文信息

原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-023-38481-x

通讯作者：瑞典皇家理工学院 Qi Zhou