近日,由南京林业大学材料科学与工程学院葛省波副教授指导的硕士研究生王梦茹,在国际顶级期刊《Progress in Materials Science》(五年影响因子高达44.8)上发表了一篇题为“Frontiers of Advanced Multifunctional Liquid Metal - Wood Composite Materials”的重量级综述论文。该研究深入探讨了液态金属与木材复合材料的制备工艺、功能化设计策略,并系统展望了其在智能器件、能源转换及环境治理等前沿领域的广阔应用前景。
液态金属-木材(LM@wood)复合材料作为一种新兴的多功能材料,巧妙地将液态金属独特的物理化学功能与木材天然的层级结构优势融为一体。这类材料凭借其卓越的各向异性导电性能、出色的自修复能力以及灵敏的环境响应特性,迅速成为学术界关注的焦点。其核心在于构建了一个功能性液态金属相与可再生木质骨架协同组装的精确空间排列体系。自从首例液态金属-木材各向异性导体问世以来,LM@wood复合材料及其衍生产品的种类日益丰富,推动了三维结构设计理念与多种复合策略的蓬勃发展。目前,针对该类材料的制备方法已呈现出多元化趋势,既涵盖了传统的浸渍、涂布和注射技术,也涌现出如原位合成法等创新工艺。鉴于此,对这些已有的制备策略进行系统性的梳理与总结,对于未来实现LM@wood复合材料的大规模标准化制备具有至关重要的意义。
作为面向可持续电子学与能源环境应用的理想候选材料,LM@wood复合材料的研究价值不仅在于其应用潜力,更在于其基础理论的深化。通过深入剖析木材的多级孔道结构、表面化学性质以及其与液态金属之间的界面相互作用,该综述为研究人员提供了从微观机理层面推进材料发展的关键理论支撑。文章独具匠心地从原料可持续性、制备过程的环境友好度、材料的可回收性以及生物可降解性这四个维度切入,全面阐述了LM@wood复合材料在电磁屏蔽、柔性传感、储能器件及智能驱动四大前沿领域的应用现状。文中详细探讨了材料在不同应用场景下的机理响应规律,并对针对木质基材和液态金属两相的调控策略与方法进行了系统的分类与梳理,这将为后续设计开发具备多功能协同效应的新型LM@wood复合材料提供宝贵的指导思路。此外,积极响应联合国可持续发展目标(SDG)以及人工智能(AI)、机器学习(ML)等数字化技术的发展需求,该论文还深刻分析了当前LM@wood复合材料所面临的主要挑战,并对其未来的发展方向进行了前瞻性的展望,为该领域的持续创新指明了路径。
这项重要成果获得了国家自然科学基金及中国科协青年人才托举工程等多个项目的鼎力支持。论文由王梦茹担任第一作者,葛省波副教授携手Xuehua Zhang院士、蒋剑春院士以及Ben Bin Xu讲席教授共同担任通讯作者,南京林业大学为第一完成单位。
