中国林科院木工所成功研发超硬木质复合材料

中国林科院木工所联合英国诺森比亚大学、加拿大阿尔伯塔大学以及林化所等研究团队成功研发出一种超硬木质复合材料（WBC），其硬度与镁合金AZ61相当，可以抵挡子弹冲击，为可持续高性能材料开辟了新方向。

树木从幼苗到参天大树的过程中，酚类聚合物木质素凭借其交联特性，以壳状结构包裹纤维束使细胞壁逐渐硬化，最终支撑起整棵树的重量。研究团队巧妙模拟了这一机制：将低分子量酚醛树脂（PF）注入超薄木单板（0.2毫米）的细胞壁，增强壳状结构的含量和密度。通过PF交联固化显著提升细胞壁硬度。同时利用低分子量PF增塑的作用，进一步压缩密实化木材，强化纤维素骨架内的相互作用，最终形成超硬木质复合材料。这种细胞壁级强化技术突破了传统木材增强方法的局限——既避免了碱处理脱木质素的环境污染，又解决了传统层压材料易受湿度影响尺寸稳定性的难题。

实验数据显示，超硬木质复合材料的詹氏硬度是普通杨木的19.5倍，甚至超过蛇纹木等名贵硬木；布氏硬度达40.7 HB，优于不锈钢和铝合金；具有优异的静、动态抗穿刺性能，可抵挡箭矢和子弹等高速冲击，背板无穿透损伤。

超硬木质复合材料的热释放率比普通木材降低52.5%、烟雾生成减少59%，火灾中可形成致密碳层阻隔氧气；导热系数仅0.12 W/m·K，优于多数商用保温材料；耐腐等级达到Ⅱ级，白蚁存活率降低71.5%，使用寿命大幅延长。生命周期评估显示，其全球变暖潜力、酸化、臭氧消耗、对呼吸系统及人类健康影响均低于钢材、混凝土结构材料，且甲醛释放量检测值与实木相当。

超硬木质复合材料的潜在应用包括：抗震、防爆等建筑结构，可移动轻量化防弹墙、防洪堤等设施，公路护栏、减震带、船舶板等耐冲击部件。

该研究成果论文发表于Advanced Materials。木工所副研究员黄宇翔和英国诺森比亚大学Kaixin Jiang为共同第一作者，木工所研究员余养伦、林化所研究员张代晖、加拿大阿尔伯塔大学教授Xuehua Zhang和英国诺森比亚大学教授Ben Bin Xu为共同通讯作者。