通过分子压缩实现木材改性中的密度-强度-韧性解耦

在此，我们报告了一种打破木材中长期存在的密度-强度-韧性耦合的"分子压缩"策略。我们引入离子碳量子点（ICQDs）到细胞壁中，以触发原位聚合物重组，而不是传统的大质量致密化。在超低浓度0.25%下，材料的强度提高了62%，韧性提高了30%，同时体积密度略微减少了0.4%。在机制上，ICQDs作为多功能纳米改性剂：与纤维素和半纤维素形成氢键，并与 lignin 进行π-π相互作用，从而促进了更高的结晶度、更大的链取向和更紧密的微纤维打包，形成更加致密但较薄的细胞壁。改性后的木材进一步表现出增强的抗真菌和紫外线抵抗力。多尺度结构和光谱分析证实了这一压缩途径——结晶度和取向提高，而没有腔体填充或体积致密化。此低添加剂、可溶液处理的方案与标准浸渍路线兼容，实现了可规模化生产，并便于向其他木质纤维基底的转化。这种低添加剂、机制指导的方法建立了一条通往轻量、耐用、高性能生物基复合材料的通用路线，以用于可持续应用。