酚醛樹脂是人類歷史上第一種人工合成塑料，自誕生以來已經(jīng)歷了一個世紀。自上個世紀以來，盡管高性能工程塑料的持續(xù)涌現(xiàn)加速了酚醛樹脂的替代，但因其具有機械性能、電絕緣性、防火性和化學穩(wěn)定性等方面的優(yōu)勢而在民用制品、建筑材料、裝飾和軍工領域中仍然占有一席之地。

近日，中國科學技術大學俞書宏院士團隊在《材料研究述評》上發(fā)表了一篇題為“revitalizing traditional phenolic resin toward a versatile platform for advanced materials”的評述論文（accounts of materials research 2024, 5(2), 146-159）。系統(tǒng)地總結了該團隊近十五年來在酚醛基低維納米材料和宏觀新材料的設計、合成方法、結構調控和應用方面所開展的研究工作。同時，呼吁給予這一傳統(tǒng)材料更多關注，相信它伴隨著新技術的發(fā)展可以給我們帶來新的驚喜，也期望能夠激發(fā)更多關于酚醛化學在更廣泛的跨學科應用方面的探索。

該評述闡述了酚醛樹脂的基本屬性及其合成機理，并展示了該材料在納米技術領域的創(chuàng)新應用。通過利用酚、醛化學特性（酚的高活性、酚羥基的強電子親和性或醛的還原能力），實現(xiàn)了在微觀尺度上設計和控制納米/微米結構和化學組成，從而研制了一系列結構精美的功能納米復合材料（圖1），這些新型結構材料展現(xiàn)出的性能遠超傳統(tǒng)的酚醛塊狀產(chǎn)品，極大地提高了酚醛樹脂的性能和附加值。

評述中指出，現(xiàn)代納米技術的發(fā)展為這個有著世紀歷史的傳統(tǒng)材料提供了“老樹發(fā)新芽”的機遇，因此，如何充分理解酚醛化學在納米結構構筑中的作用，對于進一步提升酚醛樹脂的附加值、開發(fā)新型的功能納米材料具有重要意義。

圖1.酚醛聚合制備低維納米復合材料、宏觀塊材等先進材料及其應用。

該團隊還開展了基于酚醛樹脂復合材料的宏觀尺度材料的系統(tǒng)性研究。通過調控聚合過程及模板制備技術，成功制備了具有輕質、多孔特性的酚醛氣凝膠及其衍生氣凝膠，優(yōu)異的熱絕緣和耐火能力使其在眾多領域具有應用價值。受天然木材啟發(fā)，研究團隊利用冷凍鑄造和熱固化技術，復制了天然木材的微觀結構，并通過納米材料取代天然纖維素納米纖維，制成了既有力學性能、又具備高耐腐蝕性和隔熱防火功能性的復合材料（圖2），為建筑、新能源汽車和航空航天等領域提供了新的材料選擇。

圖2.酚醛樹脂基仿生人工木材。（a）制備過程示意圖。（b）微觀結構。（c）輕質高強力學性能。（d-e）防火隔熱性能。

該評述不僅展示了酚醛樹脂在現(xiàn)代科技發(fā)展下的巨大潛力，更為其在高性能工程塑料領域的應用前景打開了新篇章。該綜述對于酚醛樹脂的未來應用和開發(fā)提供了新的視角，展望了酚醛樹脂新材料的發(fā)展前景，包括綠色合成、大規(guī)模制造、可持續(xù)發(fā)展和新視角的復合材料，預示著其在多學科交叉應用領域的廣闊前景。

該論文的第一作者為中國科學技術大學的特任副研究員于志龍（已入職西北工業(yè)大學），通訊作者為俞書宏院士，第一單位為中國科學技術大學。該工作得到了新基石研究員項目、國家重點研發(fā)計劃項目、國家自然科學基金重點項目、安徽省協(xié)同創(chuàng)新計劃、安徽省科技重大專項等項目的資助。

附相關論文鏈接：

（化學與材料科學學院、合肥微尺度物質科學國家研究中心、科研部）