木工所木材改性研究团队在国际知名期刊《Nano-Micro Letters》 上发表轻木高值化利用最新研究成果

图：通过细胞壁重构策略构建高弹导电层状木材海绵并实现多功能应用

轻木（拉丁学名：Ochroma lagopus Sw.），又名巴尔沙木，系木兰纲锦葵目锦葵科轻木属，是世界上密度最低的商用木材，因其高孔隙度、超低气干密度（0.10-0.20g/cm³）和独特的细胞结构赋予的优越比强度、隔热隔音性能及能量吸收能力，使其从传统木材应用范畴中脱颖而出，成为风电、核电、航空航天等特种领域不可或缺的关键原材料，同时也是制备高性能先进功能材料与器件的理想原料。

木工所木材改性研究团队提出一种可持续的“自上而下”细胞壁重构策略，直接以天然轻木为原料制备高弹性、抗疲劳且导电的层状木材海绵（图1a）。该策略包括在微米尺度将木材细胞结构转化为拱形层状以实现高压缩性，并在纳米尺度通过化学交联增强层内纤维连接，从而保障高弹性与抗疲劳性。随后，通过原位聚合法在层状骨架上涂覆聚吡咯（PPy）涂层，使交联木材海绵获得良好导电性。得益于细胞壁重构策略，所得聚吡咯包覆木材海绵（CWS@PPy）表现出可逆压缩性与优异的抗疲劳性能。值得注意的是，由于压缩引起的微观结构变化及相应导电路径的改变，CWS@PPy的电导率可通过压缩应变实现动态调控。这一压敏特性使其电磁干扰屏蔽性能具备可调性，能够实现高屏蔽与低屏蔽状态之间的可逆切换；同时在压力传感方面表现出高灵敏度（0.72 kPa^-1）和良好的工作稳定性（图1b）。此外，基于其有序层状孔道结构，CWS@PPy在垂直于层状方向的热导率低至0.037 W·m^-1·K^-1，且该热导率可通过压缩进行动态调节，从而实现智能热管理。这种兼具高压缩弹性、优异疲劳抗性和可调导电特性的木材海绵复合材料，在可切换电磁屏蔽、高灵敏传感及智能热管理等多功能应用中展现出广阔前景，为轻木资源的高值化利用提供新路径。

相关研究成果近期以“Highly elastic and conductive lamellar wood sponge via cell wall reconfiguration toward smart multifunctional applications”为题发表于国际知名期刊《Nano-Micro Letters》（中科院1区TOP，IF=36.3）。中国林科院木工所博士研究生戴鑫建为论文第一作者，王小青研究员和蒋攀助理研究员为共同通讯作者，木工所为唯一完成单位。

该研究工作得到了国家自然科学基金项目（32371796、W2521030）的支持。