学术动态

近日，我院吴义强院士、万才超教授团队联合中国林科院林化所、悉尼大学，在国际知名期刊《ACS Nano》发表了题为“Green Wood Aerogels for Ultrabroadband Near-Perfect Acoustic Absorption”（梯度孔循环策略构筑超宽频吸声木质气凝胶）的研究论文。中南林业科技大学为第一完成单位，我院硕士研究生柴化云为第一作者，该成果得到了国家自然科学基金重大项目等支持。

据世界卫生组织统计，噪声污染已成为影响公众健康的主要环境因素之一。当前常规吸声材料存在诸多技术瓶颈：例如传统陶瓷及聚合物泡沫等材料结构单一，对低频噪声吸收效果有限；声学超材料虽可针对性优化低频性能，但有效作用频段狭窄；近年来发展的宽频吸声材料，在实现全频段高效吸收、保持机械弹性及适应极端环境等方面仍有提升空间。因此，研发兼具绿色环保、超弹性与超宽频近完美吸声性能的自组装材料，仍是当前该领域的关键挑战。

这篇文章创新性地提出“梯度孔循环（GPC）”策略，以木材细胞壁中纤维素含量最高的S₂层为核心结构基元，通过“湿热-化学-机械”协同策略精准解离出高活性微纤微，并结合化学交联与定向冷冻技术，构建了具有“梯度孔循环”结构的绿色木质气凝胶。该材料具备平行层状通道、层内多级孔与层间弹簧状连接带的复合微观结构，在520‑6300 Hz宽频范围内实现了近完美吸声，在高/低温及高湿（经疏水修饰）环境中仍保持优异的声学稳定性。研究进一步通过JCA模型与宏/微观跨尺度模型揭示了其宽频吸声的机理。该工作不仅为木材纤维的高值化利用开辟了新途径，也为开发轻质、超弹性、可降解的高性能噪声治理材料提供了可持续的解决方案。该木质气凝胶在建筑隔音、交通降噪、海洋工程及水下设备减振降噪等领域具有广阔的应用前景，对推动生态友好型噪声污染治理技术发展、助力“双碳”目标实现具有重要意义。