木材仿生矿化的研究现状与展望

生物矿化是指由生物体通过生物大分子调控生成无机矿物的过程，生物成因矿物具有有序排列和优异性能，是宏观性能和微观结构的有机统一，它为木材仿生功能性改良提供了新的思路和途径。综述了木材天然矿物成分的种类、分布、矿化机理，以及仿生木质复合材料如趋磁性木材、超疏水木材、仿生硅化木材等的最新研究进展，建议加强木材生物矿化机理、生物矿化工艺和仿生矿化功能等研究，实现木材的高效高值利用。     

古建筑木构件原位加固防腐研究

古建筑是以木结构为主的建筑体系,木材是其主要承重构件,它具有极高的文物、历史和艺术价值,它不仅是中华民族的宝贵财产,也是世界建筑艺术的珍宝。木材作为一种天然生物质材料,主要由纤维素、半纤维素、木质素及少量的果胶和无机盐组成;由于木材本身耐久性差,易受物理、化学和生物损害如腐朽菌、虫的侵蚀,使其强度降低直至全部损坏。以含光门古建筑木构件修复保护工程为例,旨在通过借鉴二氧化硅/木材复合材料溶胶-凝胶制备思路,根据生物矿化原理,通过无机复合材料、防腐试剂原位对古建筑木构件材质的性能改善,从而起到原位加固防腐的作用。     

木材/二氧化硅复合材料的微细构造

为弄清木材/二氧化硅复合材料的微细构造,通过固体膨胀率与增重率的关系、吸湿处理中尺寸变化、X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜分析(SEM)及能量色散X射线分析(EDAX)等方法,研究了该复合材料的微观构造特性.结果表明:①木材/二氧化硅复合材料的增重率与含水率成正相关.固体膨胀率随着增重率的增加而增加,弦向固体膨胀率大于径向.尺寸变化率随着增重率的增加而减小.②SEM分析表明,二氧化硅凝胶存在于木材细胞空隙中.EDAX分析表明,气干材、水调湿材制备的木材/二氧化硅复合材料,二氧化硅存在于木材细胞壁中,硅的质量百分含量分别为4.11%、9.22%;饱水材制备的木材/二氧化硅复合材料,二氧化硅存在于细胞壁及细胞腔中,硅的质量百分含量为17.07%.③XRD分析表明,二氧化硅存在于木材细胞壁中,生成的二氧化硅凝胶越多,结晶度越小.      

无机/有机纳米复合材料的制备方法

随着纳米科学研究与技术开发的日益深入和完善,纳米杂化和纳米复合材料的研究已经发展成为当今物理、化学、材料科学等学科中1个非常活跃的研究领域,其中集有机和无机特性于一身的无机/有机纳米复合材料倍受研究者们的青睐。本文对制备无机/有机纳米复合材料的方法进行了总结。     

生物预处理秸秆纤维特性及复合材料的性能研究

  目的  探究生物预处理对秸秆纤维及其与脲醛树脂制备的复合材料性能的影响,为秸秆基复合材料的制备及发展提供理论依据。  方法  接种微生物菌剂(秸秆腐熟剂)对水稻Oryza sativa秸秆进行好氧发酵处理,测定不同处理时间下水稻秸秆中半纤维素、纤维素、木质素等的变化,测试并对比未经生物改性处理秸秆纤维(S₀)、经生物改性处理5 (S₅)和10 d (S₁₀)秸秆纤维的结晶度和微观形貌,制备秸秆纤维/脲醛树脂复合材料,分别标记为F₀、F₅、F₁₀,比较不同生物预处理时间下秸秆基复合材料的表面性能和力学性能。  结果  改性处理后秸秆表面的硅和蜡等物质被去除,但较长的生物改性处理时间(10 d)会破坏秸秆纤维自身结构。相比于S₀和S₁₀,S₅的纤维素相对含量最高,为37.99%,结晶度也最好,为47.8%。3种秸秆基复合材料中F₅疏水性最好,表面能最低,冲击韧性最大(7 665.64 J·m?2);F₁₀抗弯性能更好,静曲强度和弹性模量分别为27.73和20 354 MPa,相比F₀分别提高了59.00%和50.17%。  结论  生物改性处理可以改善秸秆纤维的表面性质,提高秸秆纤维/脲醛树脂复合材料的性能,生物改性处理5 d的秸秆纤维更好,制备的复合材料性能更优良。图4表1参28     

木质复合材料的发展与展望

21世纪木质复合材料是木材工业的发展重点.通过对复合材料的简介,以及讨论了木质复合材料的发展现状,结合当前材料科学发展的总趋势,进而对今后木质复合材料的发展进行展望,进一步推动木材工业的可持续发展.     

纳米羟基磷灰石/海藻酸钠/聚乙烯醇多孔支架材料的制备与表征

采用冷冻干燥法制备的纳米羟基磷灰石/海藻酸钠/聚乙烯醇(n-HA/SA/PVA)无机/有机复合多孔支架材料,用燃烧实验、IR、XRD、SEM对复合材料的组成结构及形貌进行了分析和观察,并初步研究了其力学性能,探讨了其复合机理.结果表明,无机组分n-HA均匀分散充填在SA-PVA聚电解质有机网络结构中,由于分子内和分子间氢键的存在使三组分间有较强的化学键合.当支架中PVA含量为50％时,压缩强度达到8.29 MPa,因此,该三元复合材料可望作为一种新型骨组织工程支架材料.     

杉木木材/蒙脱土纳米复合材料的结构和表征

该文预先合成水溶性酚醛树脂作为中间介质,通过加压浸渍处理制备了杉木木材/蒙脱土纳米复合材料(WMNC),采用XRD、SEM、FTIR、TG-DTA等分析手段对WMNC的结构特性进行了表征.结果表明:①由于部分蒙脱土剥离片层进入了杉木木材细胞壁,WMNC中杉木木材的结晶度降低.②由于蒙脱土改性、树脂分子对蒙脱土的插层以及木材浸渍处理过程等的差异,蒙脱土在WMNC中的大小、形态和分布具多样性.蒙脱土填充的不均匀性,与杉木木材本身的渗透变异性相关.WMNC中的蒙脱土,部分填充于木材细胞腔等大孔隙,部分附着在木材细胞腔内壁,部分进入了细胞壁.③WMNC的缔合羟基增多,醚键大量增多,蒙脱土与杉木木材可能存在氢键或化学键结合.④WMNC的热分解历程改变,热性能提高,起始分解温度降低,高温区的热解失重显著减少,在一定程度上体现了无机复合组分蒙脱土纳米片层的纳米复合效应.      

木粉改性对木粉-橡胶复合材料界面结合性能的影响

将杨木木材加工中剩余的边角料及木材加工利用不了的枝丫材加工成木粉,对杨木粉进行热处理、碱处理、偶联剂KH550改性处理后,与轮胎橡胶复合制备木粉-橡胶复合材料,分析杨木粉改性后对木粉-橡胶复合材料界面结合以及性能的影响。结果表明:3种改性方法,均不同程度地提高了复合材料的拉伸强度、硬度、回弹性和耐寒性。碱处理的断裂伸长率提高,碱处理和偶联剂处理的耐磨性变好、界面结合更好;热处理大幅度改善了材料的吸水性,其中热处理后24 h的吸水质量增加率只有0.4%,比未处理降低42.86%。     

蒙脱土/木材复合材料应力松弛性能的初步研究

以酚醛树脂为中间介质,将蒙脱土引入木材,制备蒙脱土/木材复合材料.通过研究该复合材料的应力松弛性能并与木材比较发现,蒙脱土/木材复合材料的抗应力松弛性能比木材明显增强.当蒙脱土含量为酚醛树脂固含量的5%时,所制备的复合材料的抗应力松弛性能最好.复合材料的抗应力松弛能力对温度较敏感.     

纳米技术及其在木材科学中的应用前景(Ⅱ)--纳米复合材料的结构、性能和应用

综合介绍高分子聚合物纳米复合材料及木质纳米复合材料的结构和性能，通过纳米材料在塑料、建材、涂料等领域应用的分析，提出了纳米材料在木材科学中应用的设想。     

硅气凝胶在木材-纳米无机质复合材料中的应用

气凝胶是一种新型的纳米多孔结构材料,具有可在纳米尺度控制和剪载的连续的三维网络结构,具有许多优异的性能和广阔的应用前案。结合气凝胶的制备过程,阐述了气凝胶的概念、性能、CO2超临界干燥工艺,探讨了硅气凝胶与木材的结合方式,随着二氧化硅气凝胶在木材科学与技术中的应用,必将给无机质复合木材的研究带来新的动力。     

无机质复合木材研究进展

简要论述了木材-无机质复合材料的基本内涵与分类，综合介绍近年来国内外无机质复合木材的制备，对无机质复合木材的研究进展进行了评述。提出随着纳米材料在木材科学与技术中的应用，必将给无机质复合木材的研究带来新的动力。     

Crystallization at Inorganic-organic Interfaces: Biominerals and Biomimetic Synthesis

Crystallization is an important process in a wide range of scientific disciplines including chemistry, physics, biology, geology, and materials science. Recent investigations of biomineralization indicate that specific molecular interactions at inorganic-organic interfaces can result in the controlled nucleation and growth of inorganic crystals. Synthetic systems have highlighted the importance of electrostatic binding or association, geometric matching (epitaxis), and stereochemical correspondence in these recognition processes. Similarly, organic molecules in solution can influence the morphology of inorganic crystals if there is molecular complementarity at the crystal-additive interface. A biomimetic approach based on these principles could lead to the development of new strategies in the controlled synthesis of inorganic nanophases, the crystal engineering of bulk solids, and the assembly of organized composite and ceramic materials.     

木基金属功能复合材料研究进展

为弥补木材固有的缺陷,改变木材物理、力学、化学性质和构造特征,对木材功能改性的研究从未间断过,从最初的木材塑合技术、浸渍技术、乙酰化技术、热处理技术、压缩和弯曲技术、漂白和染色技术等,到现在较为先进的微波处理技术,均极大地推动了木材科学的发展。随着对木材基本物化性能研究的逐步深入,新型木基复合材料也应运而生,如木基金属功能复合材料,其赋予木材新的电磁屏蔽、导热和导电等功能。根据木基金属复合材料的功能特性,可将其分为3类:电磁屏蔽木材、金属化木材和浸透型磁性木材。电磁屏蔽木材主要用于有射线辐射空间的地板、棚板、壁板等,其制备方法主要有化学镀金属和胶合金属两种,化学镀金属是通过化学的方法使木材表面金属化,胶合金属是通过胶黏剂将金属材料与木材相结合,这两种方法均能提高木材的电磁屏蔽效能,可以减少电磁辐射对人体的伤害。金属化木材是将低熔点合金以熔融状态浸透到木材细胞中并冷却固化后形成的复合材料,熔融状态的金属以木材导管为载体,使复合材料的压缩强度、硬度、导热性、导电性、耐磨性、冲击韧性等大幅度提高,可作导热木材用于地热采暖领域。浸透型磁性木材是在一定的压力下使磁流体浸透到木材内,从而制得带有磁性的木材,可用在磁记录、记忆、电磁转换、屏蔽、防护、医疗和生物技术、分离纯化等诸多领域。目前,木基金属功能复合材料的研究主要集中在木材表面化学镀上,此种制备方法金属只能覆盖在木材表面,而不能浸透到木材内部。金属化木材可以使金属浸透到木材中,但现有研究所用的基材没有经过处理,金属的渗透性不高,如何改善基材,最大限度发挥金属化木材的优异性能,进一步推动木基金属功能复合材料的应用范围,将是下一步研究的重点。本文对3种不同功能复合材料（电磁屏蔽木材、金属化木材和浸透型磁性木材）的研究现状进行概述,同时提出木基金属功能复合材料现有研究中的不足,并展望金属化木材在更多领域的应用和发展前景。      

毛白杨无机复合木材研究

为改善三倍体毛白杨木材的性质 ,实验中先后用水玻璃和硫酸铝溶液处理毛白杨木材 .浸入木材的硅酸根离子与铝离子结合 ,在木材微纤丝间隙和管胞 (或纤维 )的胞腔中生成硫酸铝沉淀 ,从而使木材中填充大量的无机物 ,得到毛白杨无机复合木材 .无机复合木材的抗收缩系数可达 5 1.2 6 ,其阻燃性和硬度也有较大改善 .     

杨木材性的化学改良技术

从尺寸稳定性处理,木质复合材料,强化处理等几个方面 介绍了近十几年来,杨木化学改性技术研究的最新进展。     

Imaging powders with the atomic force microscope: from biominerals to commercial materials

Atomically resolved images of pressed powder samples have been obtained with the atomic force microscope (AFM). The technique was successful in resolving the particle, domain, and atomic structure of pismo clam (Tivela stultorum) and sea urchin (Strongylocentrotus purpuratus) shells and of commercially available calcium carbonate (CaCO(3)) and strontium carbonate (SrCO(3)) powders. Grinding and subsequent pressing of the shells did not destroy the microstructure of these materials. The atomic-resolution imaging capabilities of AFM can be applied to polycrystalline samples by means of pressing powders with a grain size as small as 50 micrometers. These results illustrate that the AFM is a promising tool for material science and the study of biomineralization.