Pada 8 Ogos 2023, penerbitan pantas dalam jurnal Nature melaporkan penemuan penyelidikan terkini oleh pasukan Profesor Shuai Li dari Kolej Kejuruteraan Bahan di Universiti Pertanian dan Perhutanan Fujian. Pasukan ini telah berjaya mengatasi cabaran teknikal pelekat kayu berasaskan lignin tradisional, termasuk proses penyediaan yang kompleks, kos yang tinggi dan prestasi yang lemah. Mereka telah menggunakan lignin berkeaktifan tinggi untuk membangunkan pelekat kayu berasaskan lignin hijau baharu dengan sifat ikatan yang sangat baik, yang menunjukkan janji sebagai alternatif ideal kepada pelekat pukal berasaskan petrokimia.
Komposit kayu yang direka bentuk, seperti papan zarah, digunakan secara meluas dalam pelbagai bidang termasuk pembinaan dan hiasan dalaman. Pengeluaran tahunan kayu kejuruteraan China melepasi 300 juta meter padu, menduduki tempat pertama di dunia. Pada masa ini, pelekat yang biasa digunakan untuk komposit kayu ini ialah resin urea-formaldehid dan fenol-formaldehid, yang bergantung terutamanya kepada sumber petrokimia dan sering mengalami pelepasan formaldehid. Untuk mengurangkan pergantungan kepada sumber fosil, industri telah menumpukan perhatiannya kepada penggunaan lignin daripada biojisim lignoselulosa boleh diperbaharui sebagai pengganti separa bagi fenol, yang membawa kepada pembangunan resin lignin-fenol-formaldehid. Walau bagaimanapun, lignin industri mempamerkan pemeluwapan yang teruk dan kereaktifan yang rendah semasa proses pengasingan, mengakibatkan pelekat dengan prestasi ikatan yang lebih rendah, warna yang lebih gelap, kos yang lebih tinggi, dan ketidakupayaan untuk mengatasi sepenuhnya pelepasan formaldehid. Akibatnya, terdapat minat yang semakin meningkat dalam komuniti akademik dan perindustrian untuk membangunkan pelekat kayu kos rendah, berprestasi tinggi dan tidak toksik menggunakan biomaterial hijau dan rendah karbon.
Diilhamkan oleh keupayaan lignin untuk mengikat selulosa dan hemiselulosa dalam biojisim lignoselulosa dengan cara seperti gam, Profesor Shuai Li dan pasukannya mengekstrak lignin yang sangat aktif daripada sisa kayu dan pertanian untuk mencipta pelekat kayu berasaskan lignin hijau yang baru. Dengan pelekat ini, mereka berjaya menghasilkan papan lapis berkualiti tinggi dalam julat suhu luas 100 hingga 190 darjah Celsius, menawarkan kelebihan seperti sintesis hijau, pemprosesan mudah, prestasi cemerlang dan kos rendah.
Pencirian antara muka mikroskopik mendedahkan bahawa mekanisme lekatan pelekat kayu berasaskan lignin terutamanya melibatkan pelembutan lignin dan penembusan serta pengisian lignin lembut ke dalam ruang antara sel seperti vesel. Menggunakan teknik seperti resonans magnetik nuklear dua dimensi dan spektroskopi mikro-inframerah, didapati bahawa lignin dalam pelekat mengalami pemautan sendiri in-situ dan membentuk pautan silang dengan lignin asli dalam dinding sel tumbuhan. Secara keseluruhannya, pelekat berasaskan lignin mencapai kedua-dua ikatan fizikal dan kimia pada antara muka, membolehkan pengeluaran produk kayu hijau rendah karbon yang cekap.
Artikel yang diperluaskan ini memberikan penerangan yang lebih terperinci dan akademik tentang pembangunan pelekat kayu berasaskan lignin yang baharu. Penyelidikan yang dijalankan oleh pasukan Profesor Shuai Li menawarkan pandangan berharga tentang kaedah penyediaan dan mekanisme ikatan pelekat hijau ini. Ia membuka jalan untuk aplikasi pelekat kayu berasaskan lignin dalam industri kayu kejuruteraan. Penemuan ini mempunyai nilai akademik yang signifikan dan prospek aplikasi praktikal, menyumbang kepada kemajuan teknologi pelekat berasaskan lignin dan merealisasikan matlamat pembangunan mampan.