近日，中国科学技术大学俞书宏院士团队通过深入解析生物质微观结构，提出了一种利用生物质天然纳米结构的全新的生物质表面纳米化策略，基于这种策略构筑了一种可持续新型各向同性仿生木材（“RGI-wood”）。该策略巧妙地利用了木屑等生物质中天然的纤维素纳米纤维，将其暴露在木屑颗粒表面，并使其互相交联从而构筑无需任何粘合剂的高性能人造木材。运用这种策略所制备的人造木材在各方向上具有相同的力学强度，且超越了实木材和传统人造板。这种新型人造木材自下而上的制备方式使其在尺寸上将不受限制，可以克服大块实木材料的稀缺性，大大拓宽了这类木质材料的应用范围。另外，其还表现出优异的阻燃性性和防水性。在这种高性能人造木材中，微米级木屑颗粒的暴露着大量的纳米尺度的纤维素纤维，这些纳米纤维通过离子键、氢键、范德华力以及物理纠缠等相互作用结合在一起，微米级的木屑颗粒也被这些互相缠绕的纳米纤维网络紧密地结合一起形成高强度的致密结构，而无需添加任何粘结剂。这种结构特征带来了高达170 MPa的各向同性抗弯强度和约10 GPa的弯曲模量，远超天然实木的力学强度。此外，新型人造木材还显示出优异的断裂韧性，极限抗压强度，硬度，抗冲击性，尺寸稳定性以及优于天然木材的阻燃性。作为一种全生物基的环保材料，新型人造木材不仅不含任何粘结剂，还具有远超树脂基材料和传统塑料的力学性能，因此具有非常广泛的应用前景。 此外，这种由纳米纤维构成的网络也为制备木基纳米复合材料提供了一种新途径。通过将碳纳米管（CNT）掺入木屑颗粒间的纳米网络当中，可以获得导电智能人造木材，因碳纳米管能够在其中形成连续的三维网络，因此其具有比传统聚合物/碳纳米管复合材料更好的导电网络和更高电导率。基于这种智能人造木材的高导电性，它可以实现传感、自发热以及电磁屏蔽等多种应用。这种智能人造木材表现出了出色的电磁屏蔽性能（X波段超过90 dB），可以满足精密电子仪器屏蔽标准的要求。这种智能人造木材还可以在1.75 V低电压下（约等于两节五号电池的电压）实现自发热，可在5分钟内升至60摄氏度，这种在低电压下即可自发热木材可有效地确保自加热设备的安全性，同时减少能耗。 这项研究提出了一种生物质颗粒表面纳米化方法和策略，可用于构筑全生物质，不含任何粘结剂，具有优异的力学性能，可复合的新型人造木材。同时，这种全新的生物质表面纳米化策略也可以扩展到其他生物质（例如，树叶、稻草和秸秆等），并可以实现多功能化，有望用于制造一系列绿色全生物质的可持续结构材料，将进一步推动人造板行业向绿色、环保和低碳方向发展。

项目成果/简介:近日，中国科学技术大学俞书宏院士团队通过深入解析生物质微观结构，提出了一种利用生物质天然纳米结构的全新的生物质表面纳米化策略，基于这种策略构筑了一种可持续新型各向同性仿生木材（“RGI-wood”）。该策略巧妙地利用了木屑等生物质中天然的纤维素纳米纤维，将其暴露在木屑颗粒表面，并使其互相交联从而构筑无需任何粘合剂的高性能人造木材。运用这种策略所制备的人造木材在各方向上具有相同的力学强度，且超越了实木材和传统人造板。这种新型人造木材自下而上的制备方式使其在尺寸上将不受限制，可以克服大块实木材料的稀缺性，大大拓宽了这类木质材料的应用范围。另外，其还表现出优异的阻燃性性和防水性。在这种高性能人造木材中，微米级木屑颗粒的暴露着大量的纳米尺度的纤维素纤维，这些纳米纤维通过离子键、氢键、范德华力以及物理纠缠等相互作用结合在一起，微米级的木屑颗粒也被这些互相缠绕的纳米纤维网络紧密地结合一起形成高强度的致密结构，而无需添加任何粘结剂。这种结构特征带来了高达170 MPa的各向同性抗弯强度和约10 GPa的弯曲模量，远超天然实木的力学强度。此外，新型人造木材还显示出优异的断裂韧性，极限抗压强度，硬度，抗冲击性，尺寸稳定性以及优于天然木材的阻燃性。作为一种全生物基的环保材料，新型人造木材不仅不含任何粘结剂，还具有远超树脂基材料和传统塑料的力学性能，因此具有非常广泛的应用前景。 此外，这种由纳米纤维构成的网络也为制备木基纳米复合材料提供了一种新途径。通过将碳纳米管（CNT）掺入木屑颗粒间的纳米网络当中，可以获得导电智能人造木材，因碳纳米管能够在其中形成连续的三维网络，因此其具有比传统聚合物/碳纳米管复合材料更好的导电网络和更高电导率。基于这种智能人造木材的高导电性，它可以实现传感、自发热以及电磁屏蔽等多种应用。这种智能人造木材表现出了出色的电磁屏蔽性能（X波段超过90 dB），可以满足精密电子仪器屏蔽标准的要求。这种智能人造木材还可以在1.75 V低电压下（约等于两节五号电池的电压）实现自发热，可在5分钟内升至60摄氏度，这种在低电压下即可自发热木材可有效地确保自加热设备的安全性，同时减少能耗。 这项研究提出了一种生物质颗粒表面纳米化方法和策略，可用于构筑全生物质，不含任何粘结剂，具有优异的力学性能，可复合的新型人造木材。同时，这种全新的生物质表面纳米化策略也可以扩展到其他生物质（例如，树叶、稻草和秸秆等），并可以实现多功能化，有望用于制造一系列绿色全生物质的可持续结构材料，将进一步推动人造板行业向绿色、环保和低碳方向发展。

研发阶段/n仿生型膜通过在普通的白色薄膜中添加转光剂，使阳光中对作物无用的紫外光转变为对作物生长有利的蓝紫光（430nm-480nm）及红光（630nm-680nm），从而促进作物生长速度的提高和产量的增加。由于仿生型膜能将阳光中的能量较高的紫外光转变为能量相对较低的蓝紫光，因此，用仿生型膜包装水果、蔬菜等绿色食品，可起到保护水果、蔬菜的功效。在甜玉米、黄瓜、转基因番茄、棉花营养体上进行田间应用实验，均提高了苗期生长速度，作物开花结果提前3-15天左右，作物产量提高5-10%左右；在番茄、甜玉米、黄

近日，中国科学技术大学俞书宏院士团队成功研制出一种新型纳米纤维素仿生结构材料（英文简称CNFP），相关论文发表在国际期刊《科学·进展》上。这种新材料轻、强、韧、尺寸稳定，综合性能突出，将在轻量化抗冲击防护和缓冲材料、空间材料、精密仪器结构件等领域具有广阔应用前景。据介绍，这种天然纳米纤维素高性能结构材料的密度非常低，仅为钢的1/6、铝合金的一半，其单位密度下强度、单位密度下韧性均超过传统合金材料、陶瓷和工程塑料，有望替代现有的工程塑料。同时，该材料还具有极高尺度稳定性，热膨胀系数极低，远优于传统合金材料和工程塑料，即使在受到剧烈热冲击条件下，力学性能与尺寸依然高度稳定。此外，该材料还具有极高的抗冲击性能、高损伤容限以及能量吸收性能。

新一代航空航天器的跨代高性能要求使得其尺寸越来越大、材料体系越来越多、结构越来越复杂。传统制造周期长、质量不稳定，无法满足型号质量和精度要求，亟需变革制造模式。工业机器人智能制造技术与装备是解决该难题的最佳新途径。但机器人精度低、刚性弱、加工稳定性差等难题制约了其应用于航空航天大型复杂构件的高效高精制造，且核心装备被国外发达国家垄断，迫切需要突破基于移动机器人的制造核心技术与装备，形成基于移动机器人的大型复杂构件原位加工与装配融合的制造能力，打破国外垄断，实现自主可控。 技术特征 围绕航空航天大型复杂构件的高效、高精、高质量制造急需，突破了基于误差相似度的机器人精度补偿、机器人变刚度建模与加工颤振抑制、融合多源信息的在线感知与自适应工艺、多功能末端执行器研制等一系列关键技术，构建了移动机器人智能制造技术体系，自主研发了多台套多功能末端执行器和高精度大负载工业机器人智能钻/铆/铣制造装备。

新一代航空航天器的跨代高性能要求使得其尺寸越来越大、材料体系越来越多、结构越来越复杂。传统制造周期长、质量不稳定，无法满足型号质量和精度要求，亟需变革制造模式。工业机器人智能制造技术与装备是解决该难题的最佳新途径。但机器人精度低、刚性弱、加工稳定性差等难题制约了其应用于航空航天大型复杂构件的高效高精制造，且核心装备被国外发达国家垄断，迫切需要突破基于移动机器人的制造核心技术与装备，形成基于移动机器人的大型复杂构件原位加工与装配融合的制造能力，打破国外垄断，实现自主可控。技术特征围绕航空航天大型复杂构件的高效、高精、高质量制造急需，突破了基于误差相似度的机器人精度补偿、机器人变刚度建模与加工颤振抑制、融合多源信息的在线感知与自适应工艺、多功能末端执行器研制等一系列关键技术，构建了移动机器人智能制造技术体系，自主研发了多台套多功能末端执行器和高精度大负载工业机器人智能钻/铆/铣制造装备。效益分析:项目的成功研制拓宽了工业机器人应用领域，已在歼20、歼10、L15高教机、大飞机、××导弹、天宫2号空间站等国家重点型号研制和批产中应用，实现了歼20翼面、歼10机翼部件、高教机翼面、天宫二号空间站舱体等航空航天产品核心复杂大部件的生产，为我国航空航天大型复杂构件制造提供了技术与装备支撑。此外，成果还在国产机器人、精密零件制造等龙头企业实现应用推广，核心专利转化1999.2万元，近三年新增直接经济效益达11.2409亿元。

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