日前，化材學院林業工程學科傅深淵教授帶領膠黏劑與復合材料課題師生團隊，攻堅克難，在國際知名學術期刊連續發表多篇高影響因子學術論文，研究成果基于綠色環保理念解決了材料行業的關鍵難題，受到業界廣泛關注。
“A Fully Biobased Surface-Functionalized Microcrystalline Cellulose via Green Self-Assembly toward Fire-Retardant, Strong and Tough Epoxy Biocomposites”于2021年9月16日發表在化學領域期刊《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》（IF=8.198）上，第一作者為本校博士研究生樓高波，指導老師為浙江農林大學傅深淵教授、戴進峰博士和南昆士蘭大學宋平安教授。
該研究以天然纖維素為原料，引入磷酸基團，殼聚糖以及植酸鈉，通過磷酸化和層層自組裝，合成一種“芯鞘”結構的全生物基阻燃劑。在環氧樹脂中可顯著提高阻燃性能，15wt%添加量時，環氧樹脂的熱釋放速率峰值(pHRR)，總熱釋放(THR)，煙釋放速率峰值(pSPR)以及總煙釋放(TSP)分別下降了50.2%，25.7%，38.5%和38.6%；極限氧指數從20.4%提升至26.2%。此外，該纖維素基阻燃基與環氧樹脂具有良好的相容，在同樣的添加量下，其拉伸強度，彎曲強度和沖擊強度分別提高了30.7%，34.2%和40.3%。該項研究工作為多功能生物基阻燃劑的綠色制備提供了一種創新思路。
“A nano-TiO2/regenerated cellulose biohybrid enables simultaneously improved strength and toughness of solid epoxy resins”于2021年5月29日發表于復合材料領域國際期刊《Composites Science and Technology》（IF=8.525）上。第一作者為本校博士研究生楊佳瑤，指導老師為浙江農林大學傅深淵教授、劉曉歡博士和南昆士蘭大學宋平安教授。
該研究為充分改善固態環氧樹脂的強度與韌性，采用微波法在再生纖維素的表面原位生長出球形納米二氧化鈦，制備出納米二氧化鈦雜化粒子/再生纖維素復合增強相。發揮纖維素高強、高模量以及剛性納米二氧化鈦粒子的增韌效應，與固態環氧樹脂基體的相容性。研究結果表明，固態環氧樹脂中添加10 phr這種雜化粒子/纖維素增強相，拉伸強度和斷裂韌性與純固體環氧樹脂體系相比，分別提高了38%和40%。此外，還發現了固態環氧樹脂熱穩定性，其耐熱指數最高可達186.3℃。該研究通過綠色、經濟、便捷的方法制備的多功能二元納米增強材料，對提高固態環氧樹脂的綜合性能具有顯著效果。
“Functionalizing MXene towards highly stretchable, ultratough, fatigue-and fire-resistant polymer nanocomposites”于2021年5月11日發表于工程技術領域國際期刊《Chemical Engineering Journal》（IF=13.273）上，第一作者為本校博士后劉磊，論文指導老師為浙江農林大學傅深淵教授和南昆士蘭大學宋平安教授。
該研究通過原位法制備一種新型功能化MXene納米二維材料，將納米Zr-AMP負載其表面，制得具有阻燃性能的雜化物Zr-MXene。通過溶劑法和熔融共混法將Zr-MXene均勻分散于熱塑性聚氨酯TPU基體中。研究結果表明，與TPU純樣相比，添加1 wt% Zr-MXene的TPU/1Zr-MXene，其延展性提高了33%，韌性提高了88%，達到了TPU迄今為止的最高延展性和韌性。同時，拉伸強度和抗疲勞性能也有一定的提高。這種同時提高強度、延展性和韌性的材料遠優于從前，因為MXene納米片層良好的界面和H-鍵相互作用和機械增強。此外，對TPU的熱釋放和煙釋放顯著降低，是由于MXene的阻隔效應與Zr-AMP的催化碳化和稀釋效應協同作用的結果。本工作中的阻燃設計表明Zr-MXene改性的TPU納米復合材料具有良好的拉伸性能、韌性、抗疲勞和阻燃性能，有望在交通運輸、電氣和織物等領域得到廣泛應用。
此外，在固態環氧樹脂復合材料領域，該團隊在國際期刊上已連續發表了多篇應用研究論文成果，填補了國內研究空缺，為高性能環保新材料應用開發奠定了基礎。
（化學與材料工程學院 傅深淵）
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