研究背景
木材作为一种可再生、高强度且环境友好的生物质材料，在工程领域应用广泛。然而，天然木材的尺寸限制使其在加工过程中必须依赖胶粘剂进行重组，而当前主流的商用木材胶粘剂，如脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂等，多源于石油基原料，不仅在生产和使用中释放挥发性有机化合物，危害环境和人体健康，且其固化后形成的不可逆交联网络也限制了材料的可回收性与自修复能力。因此，开发兼具高粘结强度、自愈合性能、可回收性及低成本的绿色胶粘剂，已成为下一代木材胶粘剂研究的关键目标。
研究思路
针对这一难题，受壁虎脚垫多级结构的启发，近日，东北林业大学王成毓教授、杨海月教授和哈尔滨学院贾贞教授合作团队开发出一种新型仿生自愈合胶粘剂（PVA/W/SAT）。该材料通过引入三水合乙酸钠（SAT）诱导聚乙烯醇（PVA）与木粉（W）共混物发生相分离，促进致密氢键网络的形成，并借助SAT的熔融-结晶相变构建机械互锁微结构（图1c），从而实现了高达5 MPa的剪切强度。同时，得益于SAT优异的相变能力，材料在受损后可通过简单的加热-冷却过程实现相变诱导自愈合（图1g），其环境友好性与高性能的结合为将废弃木料转化为高价值结构材料提供了可行路径（图1h）。相关论文以“Dual Action of Phase Separation and Mechanical Locking Enabled Low-Value Waste Wood Into High-Performance Structural Phase-Change-Induced Self-Healing Materials”为题发表在《Advanced Materials》上。
本研究成功设计了一种仿生相变诱导自愈合胶粘剂，其核心在于利用SAT作为不良溶剂诱导PVA/W相分离，并在相变结晶过程中形成稳定的机械互锁结构，该双机制协同作用实现了对多种基材的高效粘接。凭借SAT可逆的结晶-熔融相变特性，材料能够在温和条件下反复修复损伤，显著延长了使用寿命。采用该胶粘剂制备的X-Y-X结构板材展现出超越天然木材的力学性能，且呈现近各向同性的优势。全面的生命周期评估证实了其较低的环境足迹。这些特性不仅满足了高性能绿色胶粘剂的迫切需求，更标志着在降低结构材料碳足迹方面迈出了重要一步。（中国胶粘剂和胶粘带工业协会） |
