日前，化材學(xué)院林業(yè)工程學(xué)科傅深淵教授帶領(lǐng)膠黏劑與復(fù)合材料課題師生團(tuán)隊(duì)，攻堅(jiān)克難，在國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊連續(xù)發(fā)表多篇高影響因子學(xué)術(shù)論文，研究成果基于綠色環(huán)保理念解決了材料行業(yè)的關(guān)鍵難題，受到業(yè)界廣泛關(guān)注。
“A Fully Biobased Surface-Functionalized Microcrystalline Cellulose via Green Self-Assembly toward Fire-Retardant, Strong and Tough Epoxy Biocomposites”于2021年9月16日發(fā)表在化學(xué)領(lǐng)域期刊《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》（IF=8.198）上，第一作者為本校博士研究生樓高波，指導(dǎo)老師為浙江農(nóng)林大學(xué)傅深淵教授、戴進(jìn)峰博士和南昆士蘭大學(xué)宋平安教授。
該研究以天然纖維素為原料，引入磷酸基團(tuán)，殼聚糖以及植酸鈉，通過(guò)磷酸化和層層自組裝，合成一種“芯鞘”結(jié)構(gòu)的全生物基阻燃劑。在環(huán)氧樹(shù)脂中可顯著提高阻燃性能，15wt%添加量時(shí)，環(huán)氧樹(shù)脂的熱釋放速率峰值(pHRR)，總熱釋放(THR)，煙釋放速率峰值(pSPR)以及總煙釋放(TSP)分別下降了50.2%，25.7%，38.5%和38.6%；極限氧指數(shù)從20.4%提升至26.2%。此外，該纖維素基阻燃基與環(huán)氧樹(shù)脂具有良好的相容，在同樣的添加量下，其拉伸強(qiáng)度，彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度分別提高了30.7%，34.2%和40.3%。該項(xiàng)研究工作為多功能生物基阻燃劑的綠色制備提供了一種創(chuàng)新思路。
“A nano-TiO2/regenerated cellulose biohybrid enables simultaneously improved strength and toughness of solid epoxy resins”于2021年5月29日發(fā)表于復(fù)合材料領(lǐng)域國(guó)際期刊《Composites Science and Technology》（IF=8.525）上。第一作者為本校博士研究生楊佳瑤，指導(dǎo)老師為浙江農(nóng)林大學(xué)傅深淵教授、劉曉歡博士和南昆士蘭大學(xué)宋平安教授。
該研究為充分改善固態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂的強(qiáng)度與韌性，采用微波法在再生纖維素的表面原位生長(zhǎng)出球形納米二氧化鈦，制備出納米二氧化鈦雜化粒子/再生纖維素復(fù)合增強(qiáng)相。發(fā)揮纖維素高強(qiáng)、高模量以及剛性納米二氧化鈦粒子的增韌效應(yīng)，與固態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂基體的相容性。研究結(jié)果表明，固態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂中添加10 phr這種雜化粒子/纖維素增強(qiáng)相，拉伸強(qiáng)度和斷裂韌性與純固體環(huán)氧樹(shù)脂體系相比，分別提高了38%和40%。此外，還發(fā)現(xiàn)了固態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂熱穩(wěn)定性，其耐熱指數(shù)最高可達(dá)186.3℃。該研究通過(guò)綠色、經(jīng)濟(jì)、便捷的方法制備的多功能二元納米增強(qiáng)材料，對(duì)提高固態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂的綜合性能具有顯著效果。
“Functionalizing MXene towards highly stretchable, ultratough, fatigue-and fire-resistant polymer nanocomposites”于2021年5月11日發(fā)表于工程技術(shù)領(lǐng)域國(guó)際期刊《Chemical Engineering Journal》（IF=13.273）上，第一作者為本校博士后劉磊，論文指導(dǎo)老師為浙江農(nóng)林大學(xué)傅深淵教授和南昆士蘭大學(xué)宋平安教授。
該研究通過(guò)原位法制備一種新型功能化MXene納米二維材料，將納米Zr-AMP負(fù)載其表面，制得具有阻燃性能的雜化物Zr-MXene。通過(guò)溶劑法和熔融共混法將Zr-MXene均勻分散于熱塑性聚氨酯TPU基體中。研究結(jié)果表明，與TPU純樣相比，添加1 wt% Zr-MXene的TPU/1Zr-MXene，其延展性提高了33%，韌性提高了88%，達(dá)到了TPU迄今為止的最高延展性和韌性。同時(shí)，拉伸強(qiáng)度和抗疲勞性能也有一定的提高。這種同時(shí)提高強(qiáng)度、延展性和韌性的材料遠(yuǎn)優(yōu)于從前，因?yàn)镸Xene納米片層良好的界面和H-鍵相互作用和機(jī)械增強(qiáng)。此外，對(duì)TPU的熱釋放和煙釋放顯著降低，是由于MXene的阻隔效應(yīng)與Zr-AMP的催化碳化和稀釋效應(yīng)協(xié)同作用的結(jié)果。本工作中的阻燃設(shè)計(jì)表明Zr-MXene改性的TPU納米復(fù)合材料具有良好的拉伸性能、韌性、抗疲勞和阻燃性能，有望在交通運(yùn)輸、電氣和織物等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
此外，在固態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料領(lǐng)域，該團(tuán)隊(duì)在國(guó)際期刊上已連續(xù)發(fā)表了多篇應(yīng)用研究論文成果，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)研究空缺，為高性能環(huán)保新材料應(yīng)用開(kāi)發(fā)奠定了基礎(chǔ)。
（化學(xué)與材料工程學(xué)院 傅深淵）
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