自然:天然木材制成高性能结构材料 去木质半纤维素热压胞塌

邓文龙

作者：Liangbing Hu 来源：《自然》

发布时间：2018/3/5 13:31:57

新方法可将天然木材制成高性能结构材料

两步法包括通过在NaOH和Na 2 SO 3的含水混合物中的沸腾过程从天然木材中部分去除木质素和半纤维素，随后进行热压，导致细胞壁的完全塌陷和完全致密化的高度排列的纤维素纳米纤维的天然木材。该策略被证明对各种木材普遍有效  去木质半纤维素热压胞塌

《自然》发表的一篇论文介绍了一种可以将天然木材制成高性能结构材料的简易新方法。无论是强度、韧性，还是抗弹性能，都表现出众。这种密实（压缩）木材材质轻，耐用度几乎高于所有结构金属和合金。

一般而言，具有超凡力学性能的合成结构材料都比较重，而且对环境有害（钢铁与合金）或是制造成本高昂（基于聚合物的复合材料和仿生复合材料）。相比之下，天然木材成本低，资源丰富，作为一种结构材料用于建筑和家具的历史已有几千年之久。但是，它们的力学性能不能满足许多高级工程结构和应用的需要。

美国马里兰大学的Liangbing Hu与同事开发了一种在木材表面密实化之前处理木材的方法。在潮湿条件下，如果采用现有工艺处理， 木材易发软，但是他们所开发的方法不受影响。（木材表面密实化旨在大幅提高木材的尺寸稳定性和力学性能。

研究人员表明在热压前移除部分木质素和半纤维素成分，可以更加有效地压缩木材，厚度可以减少80%，密度可达原来的3倍。彻底移除木质素和半纤维素会导致材质低劣，因此他们认为必须保留部分木质素以便粘合木材。通过这种方法制成的材料拥有出众的强度、韧性和抗弹性能，而且防潮、轻质、加工简单便宜，对环境的破坏低于大量其他结构材料。（来源：科学网 张章）

论文链接：

https://www.nature.com/articles/nature25476

http://paper.sciencenet.cn/htmlpaper/20183513315791145871.shtm



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