木材科學前沿研究與技術創新案例解析

楊忠 黃榮鳳 唐啟恒 王小青

自古以來，木材與人類的生活息息相關，對人類文明和社會進步做出了巨大的貢獻。從“鉆木取火”到“木炭能源”，從“構木為巢”到“建筑文明”等，人類對“木”的研究和使用，開啟了人類文明之窗。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利用的天然材料。

1.木材科學前沿研究

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

1.1超強木材

世界頂級權威科學雜志《自然》（Nature）在2018年2月8日首次刊登了有關超強木材的文章，“Processing bulk natural wood into a high-performance structural material”（將天然木材加工成高性能結構材料的技術）。由 University of Maryland， College Park（美國馬里蘭大學）華人科學家胡良兵教授團隊研發的超強木材，是一種新型木材，這是一種將天然木材加工成高性能結構材料的技術。超強木材能顯著增加木材的強度和韌性，其強度能提高11倍，密度提高3倍（達到1.3g/cm3） ，比強度（強度與密度的比值）超過眾多金屬和合金材料（達到422.2 ± 36.3 MPa cm3 g?1）。

超強木材制備的三個主要步驟是：部分去木素、加熱壓縮密實、多層交錯層積。

1.2木材海綿

木材海綿是另一項木材科學前沿研究成果，美國的《Science》首先對其進行了報道，引起了世界關注 ，稱其為2018年度20大新材料之一。我國的CCTV新聞直播間也對該成果進行了詳細報道。木材海綿（wood sponge）是一種具有多孔結構的木材，可再生、可降解，比表面積大，吸收能力強。木材海綿特別適合應用于對海洋油質污染物的吸收。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、生態友好，而且吸油性能超強，還可重復使用。之前的重力分離、離心分離、浮選、生物修復、原位燃燒、電化學等進行油水分離的方法，具有分離效率低、二次污染大、成本高等缺點。 木材海綿（硅烷化）的吸油性能達16–41 g/g ， 可通過擠壓排油的方法回收吸附的油，經過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過脫木素、樹脂填充等的物理、化學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90%，縱向透明木材透光率可達80%。透明木材的強度也較高，縱向透明木材的斷裂強度和模量分別為45. 38 MPa 和2. 37 GPa。 中國林科院木材工業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構，透光率達到90%，耐水解、抗耀眼;該柔性透明木材薄膜制備方法簡單、高效、低成本，大大優于傳統的石油基薄膜、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，木材行業在進行的其他前沿科學研究還有：太陽能蒸汽發生器 ;超級電容器/電池電極材料;催化劑載體（過濾膜）等等。

2.創新技術案例解析

2.1木地板UV-LED光固化技術

未來的木地板制造將會采用不斷創新的技術，其中UV-LED光固化技術將會給木地板的生產制造帶來創新的發展。

UV-LED光固化技術優點 ：不產生臭氧;即開即用，加工效率高;LED光源能耗更低;更易打磨和修補;不易引起板件鼓泡;綜合成本更低。與傳統燈具的性能對比見表1。

UV涂裝的優點：

不含揮發性溶劑、高固體份，對環境無污染;快速固化，生產占地小，效率高，利于流水作業;能源利用率高，能耗低，較傳統的熱固化涂料節省約90%的能耗;交聯固化形成的漆膜綜合性能優秀。

目前，木地板UV涂料光固化技術已經在實木地板、實木復合地板生產中得到了應用，UV涂料固化其技術成熟，產品質量好。但LED-UV在家具制造中雖然已有應用，但因其需要對涂料和設備進行改造，造成了成本上升 ;部分性能指標還尚需提高;而傳統UV其成熟的技術會對新技術的推廣應用產生一定的阻力。

2.2層狀壓縮木

由中國林科院木材工業研究所黃榮鳳研究團隊研發的層狀壓縮木是由原木鋸解成鋸材經壓縮后制成。壓縮分表層壓縮、中間層壓縮、中心層壓縮。

層狀壓縮木的生產加工技術屬物理改性技術，無化學污染，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種 。我國擁有豐富的人工林木材資源，對環保材料的市場需求旺盛，該技術可應用于高品質木地板、實木家具等領域，應用前景可期！

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。