《自然》發(fā)表的一篇論文介紹了一種可以將天然木材制成高性能結(jié)構(gòu)材料的簡易新方法。無論是強(qiáng)度、韌性,還是抗彈性能,都表現(xiàn)出眾。這種密實(shí)(壓縮)木材材質(zhì)輕,耐用度幾乎高于所有結(jié)構(gòu)金屬和合金。
一般而言,具有超凡力學(xué)性能的合成結(jié)構(gòu)材料都比較重,而且對環(huán)境有害(鋼鐵與合金)或是制造成本高昂(基于聚合物的復(fù)合材料和仿生復(fù)合材料)。相比之下,天然木材成本低,資源豐富,作為一種結(jié)構(gòu)材料用于建筑和家具的歷史已有幾千年之久。但是,它們的力學(xué)性能不能滿足許多高級工程結(jié)構(gòu)和應(yīng)用的需要。
美國馬里蘭大學(xué)的Liangbing Hu與同事開發(fā)了一種在木材表面密實(shí)化之前處理木材的方法。在潮濕條件下,如果采用現(xiàn)有工藝處理, 木材易發(fā)軟,但是他們所開發(fā)的方法不受影響。(木材表面密實(shí)化旨在大幅提高木材的尺寸穩(wěn)定性和力學(xué)性能。)
研究人員表明在熱壓前移除部分木質(zhì)素和半纖維素成分,可以更加有效地壓縮木材,厚度可以減少80%,密度可達(dá)原來的3倍。徹底移除木質(zhì)素和半纖維素會導(dǎo)致材質(zhì)低劣,因此他們認(rèn)為必須保留部分木質(zhì)素以便粘合木材。通過這種方法制成的材料擁有出眾的強(qiáng)度、韌性和抗彈性能,而且防潮、輕質(zhì)、加工簡單便宜,對環(huán)境的破壞低于大量其他結(jié)構(gòu)材料。
化學(xué)慧納米材料系列產(chǎn)品