ACHM | 中国林业科学研究院卢芸等团队研究发现仿造牙齿的竹子分级复合材料具有超硬、防水和抗污的保...

主要观点总结

该研究针对竹材防水改性面临的挑战，提出了一种新的仿生策略，受牙齿釉质-牙本质结构的启发，通过在天然竹子上构建类似牙釉质的功能性保护层，实现了竹材的防水性能提升。该研究成功制备了仿牙结构竹基层级复合材料（TMB），具有卓越的防水性能、力学增强效果和广泛的应用前景。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景和挑战

竹材作为一种可再生的生物基工程材料，因其可持续建筑和环保制造的潜力而受到广泛关注。然而，其固有的化学成分和结构构型限制了其广泛应用，特别是在高要求环境中的实际应用。目前的防水方法存在局限性，开发一种有效、简单且环保的竹防水方法仍是材料工程中的挑战。

关键观点2: 新的仿生策略

研究受牙齿层级结构的启发，采用仿生设计策略，直接在天然竹子上构建类似牙釉质的功能性保护层，通过表面脱木素处理、高碘酸钠氧化调控和热压过程，成功制备了仿牙结构竹基层级复合材料（TMB）。

关键观点3: TMB的性能和特点

TMB表现出卓越的防水性能，与天然竹子相比，地表吸水率降低了99.0%。其保护层经历多次磨损和剥落循环后仍能维持防水功效，并可有效排斥家用液体，轻松擦掉顽固污渍。同时，TMB获得了显著的力学增强效果，肖氏硬度达到92.0 HD，弯曲和拉伸性能优异。

关键观点4: 研究的创新点和前景

该研究采用系统的细胞壁解构和重建方法，证明了竹子的反应性和可塑性。通过仿生设计和创新结构，在保留竹材固有力学优势的同时，赋予了其先进、定制化的功能。这一创新方案为竹基产品防护提供了创新性思路，在多种应用领域如可持续建筑、环保制造等方面具有广阔前景。