木材科學(xué)前沿研究與技術(shù)創(chuàng)新案例解析

楊忠 黃榮鳳 唐啟恒 王小青

自古以來(lái)，木材與人類(lèi)的生活息息相關(guān)，對(duì)人類(lèi)文明和社會(huì)進(jìn)步做出了巨大的貢獻(xiàn)。從“鉆木取火”到“木炭能源”，從“構(gòu)木為巢”到“建筑文明”等，人類(lèi)對(duì)“木”的研究和使用，開(kāi)啟了人類(lèi)文明之窗。木材是四大材料（木材、鋼材、水泥和塑料）中唯一可再生及可循環(huán)利用的天然材料。

1.木材科學(xué)前沿研究

在大多數(shù)人們的印象中，木材工業(yè)是簡(jiǎn)單、粗獷、勞動(dòng)力密集型、技術(shù)含量不高的行業(yè)。但目前的木材科學(xué)前沿研究顯示，古老神秘的木材也可以“高大上”。在近期木材科學(xué)前沿研究的成果中，除了超強(qiáng)木材，還有木材海綿、透明木材等等。

1.1超強(qiáng)木材

世界頂級(jí)權(quán)威科學(xué)雜志《自然》（Nature）在2018年2月8日首次刊登了有關(guān)超強(qiáng)木材的文章，“Processing bulk natural wood into a high-performance structural material”（將天然木材加工成高性能結(jié)構(gòu)材料的技術(shù)）。由 University of Maryland， College Park（美國(guó)馬里蘭大學(xué)）華人科學(xué)家胡良兵教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)的超強(qiáng)木材，是一種新型木材，這是一種將天然木材加工成高性能結(jié)構(gòu)材料的技術(shù)。超強(qiáng)木材能顯著增加木材的強(qiáng)度和韌性，其強(qiáng)度能提高11倍，密度提高3倍（達(dá)到1.3g/cm3） ，比強(qiáng)度（強(qiáng)度與密度的比值）超過(guò)眾多金屬和合金材料（達(dá)到422.2 ± 36.3 MPa cm3 g?1）。

超強(qiáng)木材制備的三個(gè)主要步驟是：部分去木素、加熱壓縮密實(shí)、多層交錯(cuò)層積。

1.2木材海綿

木材海綿是另一項(xiàng)木材科學(xué)前沿研究成果，美國(guó)的《Science》首先對(duì)其進(jìn)行了報(bào)道，引起了世界關(guān)注 ，稱(chēng)其為2018年度20大新材料之一。我國(guó)的CCTV新聞直播間也對(duì)該成果進(jìn)行了詳細(xì)報(bào)道。木材海綿（wood sponge）是一種具有多孔結(jié)構(gòu)的木材，可再生、可降解，比表面積大，吸收能力強(qiáng)。木材海綿特別適合應(yīng)用于對(duì)海洋油質(zhì)污染物的吸收。吸收劑的物理吸收是最有希望的污水處理方法，因其易操作、成本效益高、生態(tài)友好，而且吸油性能超強(qiáng)，還可重復(fù)使用。之前的重力分離、離心分離、浮選、生物修復(fù)、原位燃燒、電化學(xué)等進(jìn)行油水分離的方法，具有分離效率低、二次污染大、成本高等缺點(diǎn)。 木材海綿（硅烷化）的吸油性能達(dá)16–41 g/g ， 可通過(guò)擠壓排油的方法回收吸附的油，經(jīng)過(guò)多次擠壓吸油量仍然能基本保持。

1.3透明木材

透明木材是把天然木材經(jīng)過(guò)脫木素、樹(shù)脂填充等的物理、化學(xué)處理加工后而形成的透光率很高的木材，尺寸為50×50×3 mm的橫向透明木材，透光率可高達(dá)90%，縱向透明木材透光率可達(dá)80%。透明木材的強(qiáng)度也較高，縱向透明木材的斷裂強(qiáng)度和模量分別為45. 38 MPa 和2. 37 GPa。 中國(guó)林科院木材工業(yè)研究所唐啟恒博士最新研制成的透明木材保留了木材原有結(jié)構(gòu)，透光率達(dá)到90%，耐水解、抗耀眼;該柔性透明木材薄膜制備方法簡(jiǎn)單、高效、低成本，大大優(yōu)于傳統(tǒng)的石油基薄膜、納米纖維素薄膜材料;涂AgNWs，其透光率（80%）和面電阻（11 Ω/sq）等同于市售氧化銦錫（ITO）電極，有望應(yīng)用于柔性透明可穿戴電子材料。

1.4其他前沿研究

目前，木材行業(yè)在進(jìn)行的其他前沿科學(xué)研究還有：太陽(yáng)能蒸汽發(fā)生器 ;超級(jí)電容器/電池電極材料;催化劑載體（過(guò)濾膜）等等。

2.創(chuàng)新技術(shù)案例解析

2.1木地板UV-LED光固化技術(shù)

未來(lái)的木地板制造將會(huì)采用不斷創(chuàng)新的技術(shù)，其中UV-LED光固化技術(shù)將會(huì)給木地板的生產(chǎn)制造帶來(lái)創(chuàng)新的發(fā)展。

UV-LED光固化技術(shù)優(yōu)點(diǎn) ：不產(chǎn)生臭氧;即開(kāi)即用，加工效率高;LED光源能耗更低;更易打磨和修補(bǔ);不易引起板件鼓泡;綜合成本更低。與傳統(tǒng)燈具的性能對(duì)比見(jiàn)表1。

UV涂裝的優(yōu)點(diǎn)：

不含揮發(fā)性溶劑、高固體份，對(duì)環(huán)境無(wú)污染;快速固化，生產(chǎn)占地小，效率高，利于流水作業(yè);能源利用率高，能耗低，較傳統(tǒng)的熱固化涂料節(jié)省約90%的能耗;交聯(lián)固化形成的漆膜綜合性能優(yōu)秀。

目前，木地板UV涂料光固化技術(shù)已經(jīng)在實(shí)木地板、實(shí)木復(fù)合地板生產(chǎn)中得到了應(yīng)用，UV涂料固化其技術(shù)成熟，產(chǎn)品質(zhì)量好。但LED-UV在家具制造中雖然已有應(yīng)用，但因其需要對(duì)涂料和設(shè)備進(jìn)行改造，造成了成本上升 ;部分性能指標(biāo)還尚需提高;而傳統(tǒng)UV其成熟的技術(shù)會(huì)對(duì)新技術(shù)的推廣應(yīng)用產(chǎn)生一定的阻力。

2.2層狀壓縮木

由中國(guó)林科院木材工業(yè)研究所黃榮鳳研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)的層狀壓縮木是由原木鋸解成鋸材經(jīng)壓縮后制成。壓縮分表層壓縮、中間層壓縮、中心層壓縮。

層狀壓縮木的生產(chǎn)加工技術(shù)屬物理改性技術(shù)，無(wú)化學(xué)污染，其表層密度可提高1.8 倍以上，硬度提高2.4 倍以上。

層狀壓縮木的應(yīng)用前景可期，其壓縮位置可控，壓縮厚度可控，適用于所有低密度的針闊葉材樹(shù)種 。我國(guó)擁有豐富的人工林木材資源，對(duì)環(huán)保材料的市場(chǎng)需求旺盛，該技術(shù)可應(yīng)用于高品質(zhì)木地板、實(shí)木家具等領(lǐng)域，應(yīng)用前景可期！

鐵：你好，要用的PPT我按重要順序排出： 10 PPT、13 PPT、18 PPT、30PPT、 23PPT、15 PPT、19 PPT、17 PPT、22 PPT、7 PPT。你可以根據(jù)排版情況按重要順序選用。謝謝。另外表1麻煩你再修一下，把上下多余的線去掉。謝謝。