光学透明木材是通过对木材进行保留结构的脱木素处理，随后渗透热固化或光固化聚合物树脂制成的，但仍然受到脱木素木材固有的低介孔体积的限制。在此,报告了一种使用木材干凝胶制造坚固透明木材复合材料的简便方法，该木材干凝胶允许树脂单体在环境条件下无溶剂渗透到木材细胞壁中的木材干凝胶是通过在环境压力下蒸发干燥包含原纤化细胞壁的脱木素木材制备的。介孔木材干凝胶在横向上是可压缩的，可以精确控制微观结构、木材体积分数和机械性能，从而使透明木材复合材料具有光学透射率。，展示了该方法的潜在可扩展性。该研究以题为“Wood xerogel for fabrication of high-performance transparent wood”的论文发表在《

　　脱木素木材(D-wood)采用TEMPO氧化，然后用三价铝离子(Al3+)进行离子交联。与冷冻干燥或超临界干燥不同，获得的TEMPO氧化木材(TO-wood)是用正己烷交换溶剂并在60℃常压下干燥得到干凝胶，保持了高比表面积和细胞壁中的高介孔体积。木材干凝胶的高度介孔结构允许在环境条件下将紫外光固化的丙烯酸树脂乙氧基双酚A二丙烯酸酯(ABPE-10)浸渍到木材细胞壁中，从而产生高度透明的木材。未氧化D-wood干凝胶与ABPE-10制备的木材复合材料是不透明的。此外，TO-wood的干凝胶是可压缩的，能够制备出具有优异机械性能和高光学透明度的透明木材，木材体积分数高达50%，厚度为6 mm，与标准的1/4英寸单层玻璃窗玻璃相当。

　　场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)分析显示，D-wood干凝胶显示出保存完好的细胞结构。去除木质素后，细胞间隙(包括中间层和细胞角)保持完整且未打开。相比之下，由于中间薄层和细胞角处的木质素和半纤维素被大量去除，TO-wood干凝胶显示出多孔但开放的结构。通过 TEMPO 介导的氧化,纤维素微原纤维束被纤化，产生纳米级空隙。TO-wood干凝胶的介孔结构对应于 88%的孔隙率高于D-wood干凝胶的孔隙率(84%)。来自高密度轻木的TO-wood干凝胶显示出0.37 cm3g-1的最高介孔体积，比D-wood干凝胶(0.07 cm3g-1)大5倍以上。

　　TO-wood和D-wood干凝胶均浸渍在UV固化丙烯酸树脂ABPE中。浸渍过程在环境条件下进行，不使用溶剂或真空。由于狭缝状孔几何结构中产生的高介孔体积和强毛细管力，观察到TO-wood干凝胶的ABPE树脂渗透速度更快，干凝胶从光学白色转变为12小时后完成透明。浸入ABPE树脂中的D-wood干凝胶保持白色和不透明，表明未完全浸渍到大量反射入射光的纤维素微纤维中。

　　木材体积分数为12%的TO-wood/ABPE复合材料在550 nm (T550nm)处的总光学透射率为81.1%，略低于纯丙烯酸树脂片材(90.1%)。相比之下，木材体积分数为17%的D-wood/APBE复合材料表现出不透明的外观，T550nm值为38.7%。微观结构差异也强烈影响光通过透明木材的散射行为。D-wood/ABPE复合材料的雾度高达95.5%，表明样品具有很强的前向光散射效应。纤维素微纤维的个体化有效地减少了光散射，并导致TO-wood/ABPE复合材料的雾度显着降低。木材结构的固有各向异性在TO-wood/ABPE复合材料中得到了很好的保持。TO-wood中松散的纤维素微纤维簇可能改善了丙烯酸树脂对介孔细胞壁的渗透，并有助于提高TOwood/ABPE复合材料的T550nm和降低雾度值。

　　TO-wood细胞壁中纤维素微纤维的原位个体化显着降低了细胞壁刚性并提高了获得的干凝胶的可压缩性。TO-wood干凝胶在10%应变下的压缩应力为 220 kPa。在80%的压缩应变下，获得了孔隙率为48.1%的高密度(780 kg m-3)干凝胶片。因此，可以控制透明木材中的木材体积分数。在丙烯酸树脂浸渍步骤之前，垂直于TO-wood干凝胶中天然纤维细胞的轴向施加压缩。TO-wood 干凝胶被压缩到不同的厚度以产生透明木材，木材体积分数高达50%。

　　未压缩前，TO-wood/ABPE复合材料(木材体积分数为12%)的拉伸强度为59 MPa，杨氏模量为7.7 GPa。通过在树脂浸渍前压缩TO-wood干凝胶，进一步提高了透明木材复合材料的机械性能。通过将木材体积分数增加到 19%，拉伸强度和杨氏模量分别增加到91MPa 和10.5GPa，超过了D-wood/ABPE复合材料的性能。在应变硬化过程中，失效应变和拉伸强度同时增加，这表明TO-wood干凝胶和ABPE基质之间的界面韧性良好。

　　此外，木材体积分数为50%的透明TO-wood/ABPE复合材料显示出259 MPa的高拉伸强度和 29.0GPa的异常高杨氏模量。杨氏模量随着木材体积分数的增加呈线性增加，表明通过控制干凝胶压缩程序来控制透明木材的机械性能是可行的。即使在高木材体积分数下，透明TO-wood/ABPE复合材料的T550nm也保持恒定在80%以上。

　　由于木材的高度多孔性，透明木材通常含有不到10%的木材质量，主要成分是聚合物基质。该研究用浸渍了丙烯酸树脂的介孔木材干凝胶成功地制造了具有高木材体积分数的透明木材。以Al3+为交联剂，稳定了TO-wood细胞壁中原位形成的个体化纤维素微纤维。用非极性溶剂正己烷代替水，可以在常压下蒸发干燥，得到保持介孔细胞壁结构和高比表面积为260 m2 g–1的干凝胶。将介孔TO-wood干凝胶压缩至不同厚度，制备出木材体积分数为12-50%的透明木材。木材体积分数为50%的透明木材在550 nm处的总透光率为80%，抗拉强度和杨氏模量高达259 MPa和29GPa。木材干凝胶展示了制造高性能透明木材的有效性。其高比表面积和高介孔体积在从绝缘、过滤和纳米流体离子调节到柔性设备的应用中也具有巨大的潜力。

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