Naturen har gett inspirationen till design och tillverkning av högpresterande biomimetiska ingenjörsmaterial. Trä, som har använts i tusentals år, har fått stor uppmärksamhet på grund av den låga densiteten och höga hållfastheten. En unik anisotrop cellstruktur ger trä enastående mekanisk prestanda. Under de senaste decennierna, Forskare har utvecklat monolitiska material med anisotropa cellstrukturer som försöker efterlikna trä. Dock, dessa rapporterade konstgjorda träliknande material lider av otillfredsställande mekaniska egenskaper. Det är fortfarande en betydande utmaning att tillverka konstgjorda träliknande material med äkta träs lätta och höghållfasta egenskaper.

Nyligen, ett forskarlag ledd av prof. YU Shuhong från University of Science and Technology of China (USTC) har visat en ny strategi för storskalig tillverkning av en familj av bioinspirerade polymera träslag med liknande polyfenolmatrismaterial, träliknande cellulära mikrostrukturer, produceras via en process av självmontering och värmehärdning av traditionella hartser (fenolharts och melaminharts). Detta arbete rapporterades i Vetenskapens framsteg i en artikel med titeln "Bioinspirerade polymera träslag" den 10 augusti.

De flytande härdplasterna frystes först enkelriktat för att förbereda en "grön kropp" med cellstrukturen, följt av den efterföljande värmehärdningen. Det resulterande konstgjorda träet har en nära likhet med naturligt trä i mesoskala cellulära strukturer, och uppvisar hög kontrollerbarhet i porstorlek och väggtjocklek. Dra nytta av den vattenhaltiga startlösningen, det representerar också ett grönt tillvägagångssätt för att förbereda multifunktionella konstgjorda träslag genom att sammansätta olika nanomaterial som cellulosa nanofibrer och grafenoxid.

De polymera och sammansatta träslagen uppvisar lätta och höghållfasta egenskaper, med mekanisk styrka jämförbar med naturligt trä. I motsats till naturligt trä, det konstgjorda träet uppvisar bättre korrosionsbeständighet mot vatten och syra utan minskning av mekaniska egenskaper, samt mycket bättre värmeisolering och brandskydd. De konstgjorda polymera träslagen sticker till och med ut från andra tekniska material såsom cellulära keramiska material och aerogeler när det gäller specifik styrka och värmeisoleringsegenskaper. Som ett slags biomimetiskt ingenjörsmaterial, denna nya familj av bioinspirerade polymerträ kan ersätta naturligt trä för användning i tuffa miljöer.

Denna nya strategi ger ett nytt och kraftfullt sätt att tillverka och konstruera ett brett utbud av högpresterande biomimetiska kompositmaterial med önskvärd multifunktionalitet och fördelar jämfört med traditionella motsvarigheter. De kommer sannolikt att ha breda tillämpningar inom många tekniska områden.