Reciclaje de subproductos madereros para la obtención de materiales luminiscentes sostenibles
La madera, como un importante material estructural renovable y natural, tiene amplias aplicaciones en la construcción, muebles y materiales funcionales. Por lo tanto, las fuentes de residuos de madera de desecho están aumentando, y solo se recicla ~17 %.
Considerando una utilización más eficiente de los recursos y menores impactos ambientales (p. ej., emisiones de carbono por la degradación de la madera), el reciclaje de la madera es claramente una prioridad. Hasta ahora, se han realizado esfuerzos para convertir la madera de desecho en tableros de partículas, combustibles y fertilizantes.
Recientemente, se descubrió que la madera tiene emisión de RTP, atribuida a la lignina confinada en las paredes celulares de la madera. Sin embargo, la vida útil de RTP de la madera natural es del orden de decenas de milisegundos, lo cual es demasiado corto para aplicaciones prácticas. Para extender la vida útil, se emplearon dos estrategias principales:
- promover el cruce entre sistemas (ISC) de la lignina en la madera para obtener más excitones tripletes empleando átomos pesados externos;
- suprimir la desintegración no radiativa de los excitones tripletes, que a menudo se logra rigidizando la lignina incorporada.
Utilizando estas estrategias, la vida útil RTP de los materiales leñosos RTP se mejoró a cientos de milisegundos. Los materiales leñosos RTP de alto rendimiento desarrollados exhibieron potencial en fotocatálisis, impresión 3D, decoración visual y aplicaciones anti-falsificación. Teniendo en cuenta todos estos puntos, convertir la madera de desecho en materiales RTP es una estrategia prometedora para reciclar la madera de desecho. Sin embargo, la mayoría de los métodos reportados para convertir madera en materiales RTP no son aplicables aquí. Esto se debe a que solo se introdujeron interacciones no enlazadas, como enlaces de hidrógeno, para rigidizar la lignina y activar el RTP en estudios previos.
Estas interacciones débiles se degradan fácilmente por ambientes externos, como reactivos químicos, humedad, etc., lo que lleva a un RTP comprometido.
Considerando los complejos reactivos químicos involucrados en la madera de desecho, se debe desarrollar un método nuevo y confiable para convertir la madera de desecho en materiales RTP.
Para ello, nos centramos en la resina de melamina-formaldehído (MF). La MF se ha explorado para la producción de materiales RTP, ya que proporciona una red rígida y estabiliza el estado triplete para la emisión de RTP. Además, la MF se emplea ampliamente como adhesivo en la industria de la madera debido a su alto rendimiento, seguridad y bajo coste.
Sorprendentemente, en este estudio, descubrimos que el MF mejoró eficientemente la emisión de RTP de la madera natural al interactuar tanto covalentemente como no covalentemente con sus componentes. Por ello, conceptualizamos la conversión de residuos de madera en materiales RTP mediante la introducción de MF en ellos para su conversión. Para ello, primero se sumergieron los polvos leñosos reciclados en MF. Posteriormente, la mezcla de polvos leñosos y MF se curó térmicamente. Los materiales RTP obtenidos mostraron una emisión de RTP verde robusta.
El reciclaje de residuos de madera como fuente de producción de materiales es crucial para la sostenibilidad. En este estudio, descubrimos que el curado térmico in situ de resina de melamina-formaldehído (MF) con madera natural mejoró su rendimiento de fosforescencia a temperatura ambiente (RTP). Esta mejora se debe a la interacción de la MF con los componentes de la madera durante el proceso de curado térmico in situ, tanto de forma covalente como no covalente, lo que promueve la emisión RTP de holocelulosa y lignina en la madera natural. Con este descubrimiento, convertimos residuos de madera en materiales RTP (R-wood@MF) con una vida útil de 332,5 ms a 530 nm mediante el curado térmico de MF en presencia de fuentes de madera reciclada. Además, debido a la robusta interacción entre MF y madera, la R-wood@MF obtenida exhibió una emisión RTP ecológica, tolerante al agua y a los disolventes orgánicos. Como demostración de la aplicación, la R-wood@MF se empleó como adhesivo anti-falsificación y películas ópticas multifuncionales.
[Este contenido procede de Nature Lee el original aquí]






