全植物基光学透明木材基板：突破性热绝缘性能与可持续发展应用

这篇综述创新性地报道了采用生物基树脂（PB-R/SG50-R）与环保漂白工艺制备的全植物基透明木材（TW），其透光率达91%（550 nm），热导率较标准玻璃降低≈50%（≈1 W·m?1·K?1），兼具优异UV稳定性和疏水性。研究通过木质素改性（H2O2/NaOH协同UV处理）和真空渗透技术，为建筑节能窗体和电子显示基材提供了可持续解决方案，标志着生物基复合材料在光学与热学性能上的重大突破。

　　

1 引言

随着可持续发展需求激增，木材基复合材料因其低碳足迹和独特多级孔结构成为研究热点。天然木材（PW）的不透明性源于木质素发色团吸收和孔隙散射效应。通过漂白（保留82%木质素）或脱木质素工艺，结合折射率匹配的生物基树脂（如大豆树脂SG50-R）渗透，可制备透明木材（TW）。相比石油基环氧树脂（E-30），植物基TW在透光率（91% at 550 nm）、热绝缘性（≈0.5 W·m^?1·K^?1）和机械强度（174 MPa）方面表现卓越，适用于智能窗、柔性太阳能电池等领域。

2.1 生物基TW复合材料的制备

选用轻质巴沙木（密度100–250 kg·m^?3）经H₂O₂/NaOH溶液刷涂与UV辐射协同处理，通过光催化氧化降解醌类发色团，实现木材漂白（BW）。真空渗透阶段，生物基树脂（PB-R/SG50-R）的低粘度特性显著提升孔隙填充率，而交联固化形成刚性网络结构。

2.2 树脂聚合动力学与热力学特性

流变学分析揭示，大豆树脂（SG50-R）的粘度梯度最优，渗透深度比石油基树脂高30%。差示扫描量热（DSC）显示其固化焓达120 J·g^?1，交联密度提升复合材料的热稳定性（分解温度＞200°C）。

性能优势与机制

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  光学性能：SG50-TW在可见光区透光率91%，雾度41%，优于传统PMMA复合材料（83%透光率/75%雾度）。

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  热绝缘性：纤维素-树脂界面声子散射使热导率降低50%，显著优于玻璃。

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  环境稳定性：乙酰化处理赋予TW疏水性（接触角＞100°），UV老化500小时后透光率仅衰减5%。

应用前景

该技术为建筑节能窗体（降低空调能耗30%）、可降解电子基板及防火材料（极限氧指数＞28%）提供了全生命周期环保解决方案，推动绿色材料从实验室走向产业化。