【科研摘要】木材是一種生態(tài)友好且豐富的基材，并且可以通過(guò)大規(guī)模納米技術(shù)進(jìn)行功能化。但是，木材中的分層結(jié)構(gòu)和相互連接的纖維阻礙了納米粒子向木材中的滲透。最近，瑞典皇家理工學(xué)院Lars A. Berglund教授團(tuán)隊(duì)用金和銀鹽對(duì)脫木素的木材浸漬，這是通過(guò)微波輔助合成原位還原為等離激元納米顆粒。透明生物復(fù)合材料由具有結(jié)構(gòu)顏色的承重材料形式的含納米顆粒的木材制成。著色源自納米粒子表面等離激元，其需要低尺寸的分散性和粒子分離。脫木素的木材充當(dāng)綠色還原劑和納米顆粒所附著的增強(qiáng)支架，從而預(yù)先設(shè)計(jì)了它們?cè)诶w維“管”表面上的分布。使用掃描透射電子顯微鏡（STEM），能量色散光譜（EDS）和拉曼顯微鏡對(duì)納米級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，以確定粒徑，粒徑分布以及結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系。光學(xué)特性，包括對(duì)偏振光的響應(yīng)，是特別令人關(guān)注的。相關(guān)論文以題為Facile Processing of Transparent Wood Nanocomposites with Structural Color from Plasmonic Nanoparticles發(fā)表在《Chemistry of Materials》上。【主圖導(dǎo)讀】圖1.（a）結(jié)構(gòu)化的TW處理的示意圖：脫木質(zhì)的木材中浸入了金屬鹽（銀或金），這些金屬鹽通過(guò)微波輔助合成原位還原成等離子體納米顆粒。然后將含納米顆粒的基材浸入單體中，并固化成具有結(jié)構(gòu)顏色的TW復(fù)合材料。（b）輕木，脫木素的基材，銀的基材，金的基材，（c）Ag-TW和（d）Au-TW的照片。圖2. Ag-TW和Au-TW的光學(xué)特性：（a）總透射率和（b）偏振分裂比。（c）Ag-TW和Au-TW的照片，下面有可見(jiàn)的文字。（d）垂直和平行取向的偏振透射率測(cè)量的樣品設(shè)置。圖3.（a）木質(zhì)結(jié)構(gòu)圖，綠色正方形突出顯示了感興趣的區(qū)域。（b–d）Ag-TW和（e–g）Au-TW截面的ADF-STEM橫截面顯微照片。標(biāo)記了細(xì)胞壁（CW），細(xì)胞壁角（CC），中間層（ML）和內(nèi)腔（L）。彩色正方形表示放大的區(qū)域。流明是纖維狀木質(zhì)細(xì)胞中心的空白區(qū)域。圖4.相應(yīng)基板中（a）銀和（d）金的截面EDS圖。（b，c）銀和（e，f）含金底物的徑向表面的SEM顯微照片（白色箭頭表示纖維方向），放大倍數(shù)更高時(shí)，纖維細(xì)胞壁的內(nèi)部朝向``空''腔空間 。圖5.（a）拉曼（歸一化為在1333 cm-1處的CH2振動(dòng)）和（b）納米顆粒合成之前和之后的底物的XRD光譜。（c）木聚糖（常見(jiàn)的半纖維素）的示意圖，突出顯示了糖苷和醚鍵及其各自的拉曼活性波數(shù)。（d）擬議機(jī)理的示意圖：氧化還原反應(yīng)包括氧化多糖C1碳并還原金屬離子，然后切割糖苷鍵并水合成羧酸酯基團(tuán)。通過(guò)低溫工藝在木材基材中原位合成了等離子的銀和金納米粒子，以生產(chǎn)具有承重功能的結(jié)構(gòu)著色的透明木材（TW）。TW中的強(qiáng)化木質(zhì)基材在結(jié)構(gòu)著色的TW的加工過(guò)程中帶來(lái)了其他功能。它用作綠色還原劑和預(yù)先設(shè)計(jì)的腳手架，可確保通過(guò)底物附著來(lái)分配分散良好的納米顆粒。納米級(jí)顆粒的分布受基材形態(tài)的控制，因?yàn)榧{米顆粒是在木材細(xì)胞壁上和內(nèi)部形成的，從而有效地形成了納米顆粒的各向異性木質(zhì)結(jié)構(gòu)。與光相互作用的PNP能夠增強(qiáng)與結(jié)構(gòu)有關(guān)的光學(xué)性能，例如TW的偏振效應(yīng)。硫醇-烯聚合物基質(zhì)不僅提供透光性并改善了機(jī)械性能，而且還有助于PNP的特定的硫醇-烯相關(guān)的化學(xué)穩(wěn)定性。我們的研究表明，如何通過(guò)簡(jiǎn)便的方法生產(chǎn)出結(jié)構(gòu)彩色的TW，并顯示出制造基于木材的各向異性等離激元納米復(fù)合材料的潛力，該木材可用于承載光學(xué)元件。參考文獻(xiàn)：doi.org/10.1021/acs.chemmater.1c00806版權(quán)聲明：「高分子材料科學(xué)」公眾號(hào)旨在分享學(xué)習(xí)交流高分子聚合物材料學(xué)等領(lǐng)域的研究進(jìn)展。上述僅代表作者個(gè)人觀點(diǎn)。如有侵權(quán)或引文不當(dāng)請(qǐng)聯(lián)系作者修正。商業(yè)轉(zhuǎn)載或投稿請(qǐng)后臺(tái)聯(lián)系編輯。感謝各位關(guān)注！【經(jīng)典回顧】【1】UCL《先進(jìn)材料`綜述》從實(shí)驗(yàn)室研究到商業(yè)化的柔性鋅離子水凝膠電池見(jiàn)解【2】2020年Nature/Science氣凝膠回顧展：世界上最輕的固體材料【3】《Nature Sustain.》耶魯姚媛/馬里蘭胡良兵:堅(jiān)固，回收，降解的木質(zhì)纖維素生物塑料 【4】浙江大學(xué)吳子良《先進(jìn)材料》香豆素光交聯(lián)水凝膠可重構(gòu)梯度結(jié)構(gòu)和可重編程3D變形
