木質(zhì)素兩親聚合物的微結(jié)構(gòu)調(diào)控及其納米材料制備基礎(chǔ)

項(xiàng)目通過研究木質(zhì)素的溶液行為，準(zhǔn)確測定木質(zhì)素的物性參數(shù)，建立了木質(zhì)素兩親聚合物的微結(jié)構(gòu)模型及其調(diào)控機(jī)制；進(jìn)一步通過分子間作用力分析，調(diào)控木質(zhì)素的聚集與解聚，揭示了木質(zhì)素微結(jié)構(gòu)對(duì)其功能改性，吸附分散性能和納米材料制備的影響規(guī)律；在此基礎(chǔ)上，通過接枝聚合、雜化復(fù)合、超分子自組裝等技術(shù)制備系列木質(zhì)素納米材料與復(fù)合材料，并探索在染料分散、農(nóng)藥控釋和抗光解、材料增韌與抗紫外老化、天然防曬護(hù)膚等領(lǐng)域的應(yīng)用。相關(guān)研究為工業(yè)木質(zhì)素和造紙黑液的資源化高效利用開辟了新的方向，取得一批國內(nèi)領(lǐng)先，國際先進(jìn)的研究成果。項(xiàng)目在研期間共發(fā)表論文58篇，授權(quán)中國發(fā)明專利10項(xiàng)，申請(qǐng)中國發(fā)明專利16項(xiàng)，獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，中國專利優(yōu)秀獎(jiǎng)2項(xiàng)，廣東省專利金獎(jiǎng)1項(xiàng)。培養(yǎng)中青年學(xué)術(shù)帶頭人1人，培養(yǎng)研究生21人（其中博士研究生3人，碩士研究生18人）。

木質(zhì)素基納米材料的制備給制漿造紙廢液中回收的工業(yè)木質(zhì)素提供既新穎又廣闊的應(yīng)用前景，同時(shí)開辟了木質(zhì)素產(chǎn)品高附加值應(yīng)用的一個(gè)新領(lǐng)域。而制備木質(zhì)素基納米材料的關(guān)鍵科學(xué)問題就是木質(zhì)素兩親聚合物的微結(jié)構(gòu)研究及其調(diào)控機(jī)制。本項(xiàng)目擬通過堿木質(zhì)素改性制備木質(zhì)素兩親聚合物，研究堿木質(zhì)素微結(jié)構(gòu)對(duì)反應(yīng)效率的影響，揭示木質(zhì)素兩親聚合物微結(jié)構(gòu)對(duì)吸附特征、分散性能等方面的影響規(guī)律，為木質(zhì)素的高效改性及應(yīng)用提供基礎(chǔ)；進(jìn)一步探索木質(zhì)素兩親聚合物微結(jié)構(gòu)對(duì)制備木質(zhì)素基納米材料的影響，實(shí)現(xiàn)微結(jié)構(gòu)從“無序”到“有序”的轉(zhuǎn)化，并探索其轉(zhuǎn)化條件和轉(zhuǎn)化機(jī)制，可望在理論及應(yīng)用方面獲得突破性的進(jìn)展，為新型木質(zhì)素基納米材料的制備提供理論基礎(chǔ)與應(yīng)用指導(dǎo)。本項(xiàng)目的實(shí)施對(duì)于可再生資源的高值利用及環(huán)境保護(hù)均具有重大的意義。

本書全面系統(tǒng)地?cái)⑹隽四举|(zhì)素的基礎(chǔ)知識(shí)，以及木質(zhì)素復(fù)合材料、改性材料及納米材料的發(fā)展過程和近年來的研究進(jìn)展。本書不僅包含了木質(zhì)素的存在形式、結(jié)構(gòu)性質(zhì)、分離檢測，還詳細(xì)介紹了不同形式的功能木質(zhì)素材料的制備方法和最新且具代表性的研究工作。

本項(xiàng)目以超大規(guī)模分子動(dòng)力學(xué)并行計(jì)算技術(shù)、蒙特卡羅方法、微觀斷裂力學(xué)理論為依據(jù)，建立微結(jié)構(gòu)件表面形成過程的離散仿真模型。然后，采用并行分子動(dòng)力學(xué)方法對(duì)微結(jié)構(gòu)超精密加工過程進(jìn)行模擬仿真，將表面吸附和馳豫效應(yīng)作用于微結(jié)構(gòu)工件，獲得具有非理想表面和亞表層的微構(gòu)件模型。在此基礎(chǔ)上，建立起考慮加工過程影響因素的微結(jié)構(gòu)件力學(xué)模型，在分子或分子團(tuán)的尺度上研究微結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度及動(dòng)態(tài)特性，進(jìn)而分析非理想微結(jié)構(gòu)的殘余應(yīng)力、加工變質(zhì)層和加工缺陷等因素對(duì)微構(gòu)件力學(xué)行為的影響。同時(shí)，以掃描探針顯微鏡為主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備，對(duì)微結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行加工和測試等試驗(yàn)，將仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較分析，驗(yàn)證理論分析的正確性。本項(xiàng)目的研究將為建立微結(jié)構(gòu)分析的理論體系和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則奠定重要的基礎(chǔ)，對(duì)推進(jìn)微結(jié)構(gòu)的實(shí)用化具有現(xiàn)實(shí)的理論意義和實(shí)用價(jià)值。 2100433B