In-Situ重合による木材複合材料のための持続可能な木材ナノテクノロジー

Sustainable Wood Nanotechnologies for Wood Composites Processed by In-Situ Polymerization.

抄録

持続可能な木材ナノ材料を用いて、大型で多機能な構造体を開発することは困難です。機械的性能の向上、耐湿性の低下、新たな機能性の付加などの必要性から、ナノ構造の調整が必要とされている。既存の木質複合材は商業的に成功しているが、材料開発では、特性範囲を拡大できる可能性のある木質細胞壁のナノ構造制御をターゲットにしていない。持続可能な開発のためには、無害な反応物質、グリーンケミストリーとプロセス、累積エネルギー必要量の低減、CO2排出量の低減が重要なターゲットとなる。ここでは、耐荷重性のある大型構造物のためのナノ材料コンポーネントとして、ベニヤの形で改質された木質基材が提案されている。その例として、細胞壁内でのバイオベースのモノマーの重合、グリーンケミストリーによる木材の改質、細胞壁内への機能性無機ナノ粒子の添加などが挙げられる。本展望では、この目的のためのバイオベースポリマーとグリーンプロセスのコンセプトを、木材のナノサイエンスの課題とともに説明することを目的としています。

The development of large, multifunctional structures from sustainable wood nanomaterials is challenging. The need to improve mechanical performance, reduce moisture sensitivity, and add new functionalities, provides motivation for nanostructural tailoring. Although existing wood composites are commercially successful, materials development has not targeted nano-structural control of the wood cell wall, which could extend the property range. For sustainable development, non-toxic reactants, green chemistry and processing, lowered cumulative energy requirements, and lowered CO-emissions are important targets. Here, modified wood substrates in the form of veneer are suggested as nanomaterial components for large, load-bearing structures. Examples include polymerization of bio-based monomers inside the cell wall, green chemistry wood modification, and addition of functional inorganic nanoparticles inside the cell wall. The perspective aims to describe bio-based polymers and green processing concepts for this purpose, along with wood nanoscience challenges.