De natuur heeft de inspiratie geleverd voor het ontwerp en de fabricage van hoogwaardige biomimetische technische materialen. Hout, die al duizenden jaren wordt gebruikt, heeft veel aandacht gekregen vanwege de lage dichtheid en hoge sterkte. Een unieke anisotrope celstructuur geeft hout uitstekende mechanische prestaties. In de afgelopen decennia, onderzoekers hebben monolithische materialen ontwikkeld met anisotrope cellulaire structuren die hout proberen na te bootsen. Echter, deze gerapporteerde kunstmatige houtachtige materialen lijden aan onbevredigende mechanische eigenschappen. Het is nog steeds een grote uitdaging om kunstmatige houtachtige materialen te fabriceren met de lichtgewicht en hoge sterkte-eigenschappen van echt hout.

Onlangs, een onderzoeksteam onder leiding van prof. YU Shuhong van de University of Science and Technology of China (USTC) heeft een nieuwe strategie aangetoond voor grootschalige fabricage van een familie van bio-geïnspireerde polymere houtsoorten met vergelijkbare polyfenolmatrixmaterialen, houtachtige cellulaire microstructuren, geproduceerd via een proces van zelfassemblage en thermoharding van traditionele harsen (fenolhars en melaminehars). Dit werk is gerapporteerd in wetenschappelijke vooruitgang in een paper getiteld "Bioinspired polymeric woods" op 10 augustus.

De vloeibare thermohardende harsen werden eerst in één richting ingevroren om een ​​"groen lichaam" met de cellulaire structuur te bereiden, gevolgd door de daaropvolgende thermoharding. Het resulterende kunstmatige hout vertoont een sterke gelijkenis met natuurlijk hout in de mesoschaal cellulaire structuren, en vertoont een hoge beheersbaarheid in de poriegrootte en wanddikte. Profiteren van de waterige uitgangsoplossing, het vertegenwoordigt ook een groene benadering voor het bereiden van multifunctionele kunstmatige houtsoorten door verschillende nanomaterialen samen te stellen, zoals cellulose-nanovezels en grafeenoxide.

De polymere en samengestelde houtsoorten vertonen lichtgewicht en zeer sterke eigenschappen, met mechanische sterkte vergelijkbaar met die van natuurlijk hout. In tegenstelling tot natuurlijk hout, het kunstmatige hout vertoont een betere corrosieweerstand tegen water en zuur zonder afname van mechanische eigenschappen, evenals een veel betere thermische isolatie en brandvertraging. De kunstmatige polymere houtsoorten onderscheiden zich zelfs van andere technische materialen zoals celkeramische materialen en aerogels in termen van specifieke sterkte en thermische isolatie-eigenschappen. Als een soort biomimetisch technisch materiaal, deze nieuwe familie van bio-geïnspireerde polymere houtsoorten zou natuurlijk hout kunnen vervangen voor gebruik in ruwe omgevingen.

Deze nieuwe strategie biedt een nieuwe en krachtige manier om een ​​breed scala aan hoogwaardige biomimetische technische composietmaterialen te fabriceren en te engineeren met gewenste multifunctionaliteit en voordelen ten opzichte van traditionele tegenhangers. Ze zullen waarschijnlijk brede toepassingen hebben op veel technische gebieden.