学术动态

　　近日，我院吴义强院士团队在国际知名期刊《Advanced Science》（影响因子：14.1，中科院一区TOP期刊）发表了题为“Inspired by Reinforced-Concrete Structures: High-Strength, Stable, Sustainable Reed-Based Plastics”（受钢筋-混凝土结构启发：高强、稳定、可持续的芦苇基塑料）的研究论文。我院博士生黄宇辉为第一作者，吴义强院士、左迎峰教授、张振老师为通讯作者，中南林业科技大学为论文第一完成单位。该研究得到国家“十四五”重点研发计划项目（2023YFC3010100）、湖南省科技重大专项（2021NK1050）等项目的支持。

　　绿色可持续的石油基塑料替代品可减少环境污染并缓解石油资源危机。芦苇茎秆（Reed straw，Rs）作为一种可再生、环保、低成本的天然纤维材料，是传统塑料的理想替代品。然而，由于芦苇茎秆表面存在蜡质层，导致其界面结合力较弱，利用芦苇茎秆开发高性能塑料替代品仍面临挑战。对此，受“钢筋-混凝土”结构的启发，团队提出了使用纵向连续的芦苇纤维骨架作为“增强”框架，为材料提供机械支撑；利用自主合成的环保型单宁基树脂（TAR）作为框架的“粘接”基体，增强芦苇纤维之间的粘接性。基于此，结合“自上而下”的制备策略，通过简单快捷的物理渗透填充与定向密实化组装方式，使树脂均匀填充并附着于规则且连续的芦苇纤维骨架，成功研制出兼具高强度、稳定性、阻燃性和无毒性的芦苇基塑料。该材料的弯曲强度、弯曲模量以及抗拉强度分别达到116MPa、13.54GPa和81MPa，性能远超于大部分传统石油基塑料。经过120℃烘烤30min和水浸泡24h后，材料仍保持良好的尺寸稳定性。该材料燃烧等级达到最高（V-0级），高温热解过程中未产生有毒气体。凭借这些特性，研发的芦苇基塑料作为传统石油基塑料的可持续替代品，未来在家居装饰、结构建筑、汽车内饰及户外护栏等领域展现出广阔的应用前景。