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(gè)世紀(jì)。自上個(gè)世紀(jì)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(jī)械性能、電絕緣性,、防火性和化學(xué)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(lǐng)域中仍然占有一席之地,。
近日,，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏院士團(tuán)隊(duì)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(jié)了該團(tuán)隊(duì)近十五年來在酚醛基低維納米材料和宏觀新材料的設(shè)計(jì),、合成方法,、結(jié)構(gòu)調(diào)控和應(yīng)用方面所開展的研究工作。同時(shí),，呼吁給予這一傳統(tǒng)材料更多關(guān)注,，相信它伴隨著新技術(shù)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(guān)于酚醛化學(xué)在更廣泛的跨學(xué)科應(yīng)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(jī)理,，并展示了該材料在納米技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用。通過利用酚,、醛化學(xué)特性（酚的高活性,、酚羥基的強(qiáng)電子親和性或醛的還原能力），實(shí)現(xiàn)了在微觀尺度上設(shè)計(jì)和控制納米/微米結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成,，從而研制了一系列結(jié)構(gòu)精美的功能納米復(fù)合材料（圖1）,，這些新型結(jié)構(gòu)材料展現(xiàn)出的性能遠(yuǎn)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(shù)的發(fā)展為這個(gè)有著世紀(jì)歷史的傳統(tǒng)材料提供了“老樹發(fā)新芽”的機(jī)遇，因此,，如何充分理解酚醛化學(xué)在納米結(jié)構(gòu)構(gòu)筑中的作用,，對于進(jìn)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(fù)合材料,、宏觀塊材等先進(jìn)材料及其應(yīng)用。
該團(tuán)隊(duì)還開展了基于酚醛樹脂復(fù)合材料的宏觀尺度材料的系統(tǒng)性研究,。通過調(diào)控聚合過程及模板制備技術(shù),，成功制備了具有輕質(zhì)、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(lǐng)域具有應(yīng)用價(jià)值,。受天然木材啟發(fā),，研究團(tuán)隊(duì)利用冷凍鑄造和熱固化技術(shù)，復(fù)制了天然木材的微觀結(jié)構(gòu),，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(xué)性能、又具備高耐腐蝕性和隔熱防火功能性的復(fù)合材料（圖2）,，為建筑,、新能源汽車和航空航天等領(lǐng)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(jié)構(gòu)。（c）輕質(zhì)高強(qiáng)力學(xué)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(lǐng)域的應(yīng)用前景打開了新篇章,。該綜述對于酚醛樹脂的未來應(yīng)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(fù)合材料,，預(yù)示著其在多學(xué)科交叉應(yīng)用領(lǐng)域的廣闊前景,。
該論文的第一作者為中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的特任副研究員于志龍（已入職西北工業(yè)大學(xué)），通訊作者為俞書宏院士,，第一單位為中國科學(xué)技術(shù)大學(xué),。該工作得到了新基石研究員項(xiàng)目、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目,、國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目,、安徽省協(xié)同創(chuàng)新計(jì)劃、安徽省科技重大專項(xiàng)等項(xiàng)目的資助,。
附相關(guān)論文鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/accountsmr.3c00194
（化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院,、合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心、科研部）
