紫外輻射是木制品在戶外長期使用時面臨的最主要挑戰(zhàn)之一。開發(fā)具有強抗紫外性能的超疏水木材可以有效抵御紫外輻射對木材的降解，避免木材長時間在戶外暴露所產(chǎn)生的褪色及尺寸穩(wěn)定性差等問題。開發(fā)超強抗紫外的超疏水改性木材可延長木材使用壽命，減少維護成本，符合可持續(xù)和低碳發(fā)展理念，為木材戶外應(yīng)用綜合性能改善提供了可行途徑，對促進木材加工產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。
改性木材的化學耐久性，特別是耐酸堿性如圖3所示。改性木材對全pH范圍的酸性和堿性液滴均表現(xiàn)了良好的超疏水性（CA≥150°，如圖3(a)(b)所示）。除酸、堿液滴試驗外，將改性木材在強酸和強堿（pH = 1和pH = 13）溶液中浸泡不同時長，再進行水接觸角測試，結(jié)果表明，改性闊葉材櫸木和針葉材樟子松均呈現(xiàn)了優(yōu)良的耐酸堿能力，特別是超疏水改性后的樟子松即使在強酸和強堿溶液中浸泡48小時，水接觸角和滾動角測試結(jié)果均很穩(wěn)定（見3（e））。
圖3 耐化學穩(wěn)定性：（a、b、c）改性材（櫸木、樟子松）在不同pH值的酸堿液滴定后的接觸角以及疏水實物圖；（d、e）改性樣品的接觸角和滾動角隨著在強酸強堿溶液中浸泡時長的增加而變化的情況
本研究創(chuàng)新性地提出了一種改善實木表面超疏水耐久性的思路，采用Cu2(OH)3Cl納米顆粒、環(huán)氧樹脂、VTES和RTV改性木材，不僅成功獲得了超疏水、防污和自清潔功能，而且同時獲得了優(yōu)異的耐久性，包括化學耐久性、砂紙耐磨性、耐水沖和膠帶剝落穩(wěn)定性。最顯著的是，在紫外線連續(xù)輻照3168小時后，改性樣品表面顏色幾乎未發(fā)生任何變化，展示了迄今為止木材表面改性研究領(lǐng)域已公開報導(dǎo)的最佳抗紫外輻射效果，是該領(lǐng)域的重要研究進展。該工作以“Optimization of durable superhydrophobic wood with superstrong Ultraviolet resistance and chemical stability”為題，發(fā)表在《Chemical Engineering Journal》（中科院一區(qū)Top，IF=15.1）上。高偉教授為論文通訊作者，2021級碩士研究生劉倩和2022級碩士研究生王柏淯為論文共同第一作者，其他作者包括材料與化學工程學院碩士研究生王玲玲、楊陽以及學院楊龍研究員、杜官本教授和北京林業(yè)大學高強教授。該研究得到了國家自然科學基金（32260360），云南省應(yīng)用基礎(chǔ)研究重點項目（202201AS070027），云南省“興滇英才”計劃青年拔尖人才專項（80201402）的資助。
【通訊作者簡介】
西南林業(yè)大學高偉教授團隊近年來致力于木質(zhì)先進功能材料基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開發(fā)，在實木鋸材、工程木質(zhì)復(fù)合材料表面超疏水、自清潔、抗紫外、抗老化以及木質(zhì)油水分離材料、光催化降解有機染料、甲醛和VOCs等木質(zhì)功能材料領(lǐng)域開展了一系列研究，已在Chem Eng J、ACS Sustain Chem Eng、Appl Surf Sci、J Environ Manage、Ind Crop Prod、Holzforschung、Wood Sci Technol等SCI期刊發(fā)表學術(shù)論文60余篇，部分研究成果已初步開始在企業(yè)轉(zhuǎn)化，培養(yǎng)了多名碩士研究生獲得國家留學基金委和國外高水平大學全額獎學金資助攻讀博士學位。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.148164
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