Новый подход к улучшению цвета и антимикробных свойств древесины сосны и бука с использованием Se.

Том 13 научных докладов, Номер статьи: 12972 (2023) Цитировать эту статью

270 Доступов

Подробности о метриках

Древесина сосны (PW) и бука (BW) наиболее часто используется в мебели и других целях благодаря своим уникальным характеристикам и низкой стоимости обработки. Однако их биоразлагаемость и различное содержание влаги ограничивают их более широкое использование и долговечность. Поэтому в этом исследовании нанотехнологии использовались как новый экологически чистый подход для повышения долговечности, антимикробных свойств и цвета древесины. Наночастицы селена (Se-НЧ) были приготовлены в сферической форме в различных концентрациях (25 и 50 мМ) экологически чистым методом в диапазоне 35–80 и 40–155 нм соответственно. Образование Se-NP на наноуровне было подтверждено с помощью УФ/Видимого анализа, просвечивающей электронной микроскопии (ТЕМ) и рентгеновской дифракции (XRD). Подготовленные Se-NP затем пропитывали PW и BW в течение разных периодов времени от 2 часов до 1 недели. Обработанную древесину затем выщелачивали в дистиллированной воде в течение 14 дней, чтобы удалить излишки Se-NP с поверхности древесины. Обработанные поверхности древесины исследовали с помощью энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDX) и сканирующей электронной микроскопии (SEM). Кроме того, определяли глубину проникновения Se-НЧ в обработанную древесину как с тангенциальной, так и с радиальной стороны. Оценено влияние Se-NP на цветовые свойства, плотность, влажность и антимикробную активность обработанной древесины. PW, обработанные Se-NP, показали лучшие антимикробные и цветовые характеристики, чем обработанные BW. Образцы PW, погруженные в 50 мМ Se-NP на 2 часа, показали самые высокие значения K/S, тогда как самые высокие антимикробные значения были получены для образцов, погруженных в ту же концентрацию на 2 дня и 1 неделю.

Древесина использовалась на протяжении веков по многим причинам благодаря своим выдающимся качествам. Он представляет собой первичное сырье из-за своей высокой прочности, малого веса и относительной долговечности. Таким образом, его можно использовать во многих сферах применения, например, внутри и снаружи помещений, при условии обработки эффективными материалами1,2. Вся древесина получена из деревьев хвойных или лиственных пород в соответствии с ботанической классификацией, таких как сосна (Pinus sylvestris) и бук (Fagus sylvatica)3,4. PW используется в мебели благодаря хорошему соотношению прочности и веса; и поэтому его обычно считают привлекательной древесиной5. BW — это прочная древесина, которая хорошо поддается механической обработке и идеально подходит для гибки паром6. Кроме того, это недорогой материал с низкой стоимостью обработки7. Однако есть два недостатка, которые сводят к минимуму его широкое использование и долговечность, включая биоразлагаемость и нестабильность размеров в результате изменения содержания влаги8,9,10. Кроме того, традиционные методы обработки древесины, включая краски, морилки, лаки, полироли и клеи, при неправильном обращении могут нанести вред окружающей среде и людям11.

В этом отношении использование нанотехнологий может повысить долговечность древесины, тем самым увеличивая срок службы деревянных изделий, таких как мебель, благодаря уникальным свойствам НЧ в диапазоне 100 нм или менее12. Концепции биологических, физических, материальных и химических наук объединяются в нанотехнологиях для разработки различных технологий13. При использовании различных НЧ для защиты древесины можно снизить влагопоглощение и улучшить защиту от ультрафиолета, механические свойства и огнестойкость14,15,16,17. НЧ обладают широким спектром антимикробных классов и обладают стойким антибактериальным действием с небольшой токсичностью18. Кроме того, они обладают способностью придавать материалам многофункциональные свойства и окраску без ущерба для свойств подложки19,20. Широкий диапазон настройки цвета возможен благодаря оптическим свойствам НЧ, таким как поверхностный плазмонный резонанс, эффекты квантового ограничения и цвета со структурой НЧ. Изменяя размер, форму, состав и функцию поверхности, НЧ могут иметь разные цвета21,22.