木材细胞壁增强改性研究进展

物理化学改性能够提高木材物理力学性能,主要源于改性剂对木材细胞壁的物理化学作用。因此,从某种意义上讲,木材改性主要是指木材细胞壁的增强改性,通过物理化学等手段,可以有效促进改性剂进入细胞壁,从而增强细胞壁。而近年来先进分析技术在木材改性领域的应用,能够更直观更准确地对木材细胞壁性能变化及改性剂分布进行表征。然而,木材细胞壁增强改性研究仍然存在许多问题,需要更系统更深入的研究。主要从物理增强、化学增强以及纳米技术的应用等方面对木材细胞壁增强改性最新研究进展进行了总结,对存在的问题进行了分析,并对今后的研究方向与可能的突破进行了展望。     

木材微区结构表征方法及其研究进展

介绍了木材细胞壁微区结构的表征方法,并重点阐述了X射线衍射技术、核磁共振技术、原子力显微镜技术和共聚焦显微拉曼光谱技术等4种表征方法在木材微区结构研究中的应用及研究现状,为今后木材超微结构的探索提供了方法与思路。进一步归纳总结了4种表征技术的优势及局限性,并明确指出了木材微区结构研究在现阶段存在的不足与未来发展方向。     

原子力显微镜在木材科学研究中的进展

原子力显微镜应用技术是通过检测探针-样品之间相互作用力对样品表面的三维形貌和力学性能进行表征的新型显微技术。该文综述了原子力显微镜在木材微观尺度结构研究、纤维素形貌和粗糙度分析以及基于原子力显微镜的纳米压痕技术在木材细胞壁力学性能测定等木材科学相关方面的研究进展。为了进一步拓宽原子力显微镜在木材科学领域中的应用,还可以在基于原子力显微镜的峰值力纳米力学模量成像、多技术联用以及微观力学模型等方面继续开展深入研究。     

微观力学表征技术的发展及其在木材科学领域中的应用

微观力学表征技术是表征材料微纳米力学性能的重要技术手段,目前已被广泛用于表征材料的超微构造和解析材料的力学行为。随着材料科学研究尺度缩小,微观力学表征技术逐步从纳米向超纳米、从分子向超分子甚至粒子水平发展。按照试样信息的不同方式,微观力学表征技术主要包括纳米力学测试技术(探针技术)和超纳米力学测试技术(显微镜技术);其中,纳米力学测试技术包括准静态纳米压痕技术、动态纳米压痕技术和动态模量成像技术,超纳米力学测试技术包括原子力显微镜技术和基于原子力显微镜技术的新型微观力学表征技术。木材是一种多孔状、层次状、各向异性的非均质天然高分子复合材料,其超微结构是细胞壁由不同厚度的层次组成。细胞壁是决定木材和木质纤维材料性能的主要因素,是木材的实质承载结构;细胞壁的力学性能是由壁层结构、化学组成的分布与结合方式决定的。开展木材和改性木材细胞壁纳观尺度的力学性能、分布及影响对实现木基复合材料的高效设计具有重要意义。自Wimmer等首次将纳米压痕技术应用于天然木材细胞壁微观力学后,国内外学者主要采取准静态纳米压痕测量技术和动态纳米压痕测量技术对不同树种木材以及化学改性和生物改性木材细胞壁的硬度、弹性模量、蠕变特性与黏弹性等力学性能进行了研究。木质材料界面作为纳米级厚度的界面相或者界面层,不仅影响木质材料的强度、刚度,而且影响木质材料的断裂韧性等。界面力学是决定木基复合材料整体力学性质的关键,是引起材料变形、强度下降的主要原因。研究界面的属性和特征对于木基复合材料整体属性的评价以及结构的优化设计有一定参考价值,研究内容涉及有胶合界面、纤维增强聚合物界面以及木制品涂层的微观力学。随着研究尺度逐渐缩小,微观力学表征技术趋向高分辨率及数据定量化,如今已能在纳米级分辨率下进行力学信息成像,为木材科学领域的研究提供了方便。微观力学表征技术在木材科学领域中的应用尚具有较大潜力,但仍有较多方向尚未涉及,还应在以下3方面展开研究:一是需要开展微观力学技术在木材科学领域应用的标准化研究,规范测试过程,确保测试结果的可靠性和一致性;二是建立木质材料宏观到微观的完整力学体系,从本质上剖析木质材料的力学行为,在纳米尺度上表征木质材料的性质和失效机制;三是随着木材科学领域研究的深入,需建立微观力学与微观化学、微观物理、微观环境学的联系,丰富木材及木基复合材料在微纳尺度的研究。     

木材压缩改性技术研究进展

为改善速生材自身固有的缺陷,提升其利用价值,需对速生材进行强化改性处理。木材压缩改性技术作为一种木材物理强化改性方法,具有生产效率高、无化学污染和易于产业化生产等优点,是扩展速生材应用范围最具潜在商业价值的木材改性技术之一,已成为木材改性研究领域的前沿和热点。笔者在广泛阅读文献的基础上,对木材压缩强化改性方面的代表性成果进行了梳理和总结,主要从木材压缩改性类别、木材软化、压缩木定型、木材压缩工艺、压缩木材性能及应用等方面进行了深入广泛的论述。最后,基于木材压缩改性的应用现状,对压缩改性技术研究中存在的问题以及未来发展趋势进行了分析展望。木材压缩改性技术有必要在高效型木材压缩改性技术开发、复合型木材压缩改性技术开发和森林?压缩木价值链评估方面取得突破,这些突破对推动木材压缩改性技术向商业化发展以及实现压缩木的高附加值利用具有重大意义。     

木材中水分分布及其存在状态研究进展（英文）

木材-水分关系是木材科学领域的传统经典研究内容。随着现代分析技术不断发展,木材-水分关系研究已从宏观进入到微观,从细胞水平上升到分子水平,趋向于系统化和综合性。本文首先论述木材细胞壁壁层结构与化学组分的非均匀性以及木材中水分存在状态的多样性,得出木材-水分关系研究的热点和难点是木材中水分分布以及存在状态。其次,归纳磁共振成像、计算机断层扫描成像、中子成像和振动光谱成像4种现代分析技术应用于木材中水分分布研究的最新进展,并分析这4种技术的优缺点。其中,部分最新研究进展是:属于振动光谱成像的显微红外成像技术具有6.25μm的空间分辨率,可用于木材细胞壁水分分布研究,结果证实纤维饱和点以下木材细胞壁中水分分布具有不均匀性;而同属于振动光谱成像的显微拉曼成像技术具有1μm的空间分辨率,适用于木材细胞壁不同形态区水分分布研究,结果证实在纤维饱和点以下木材次生壁中层的含水量高于细胞角隅区。再次,总结近红外光谱、磁共振、红外光谱、拉曼光谱4种分析技术应用于木材中水分存在状态研究的最新进展,并分析这4种技术的优缺点。其中,部分最新研究进展是:木材中水分吸附的主要活性位点是羟基和羰基;纤维饱和点以下木材中吸着水的存在状态为强氢键结合水、中等氢键结合水和弱氢键结合水;根据3种状态水随相对湿度的变化趋势,可将木材中水分吸附过程分为3个阶段,每个阶段所吸附水的分子结构主要为C=O…(HOH)…OH或OH…(OH_2)…OH、WATER…HOH…WATER以及四面体结构。最后,本文指出木材中水分分布及其存在状态尚有许多疑问亟待解答,应以研发更高精度、更高灵敏度的分析技术以及更可信的谱图成分分析技术为突破口,在细胞水平、分子水平上深入揭示木材-水分关系。     

等离子体技术在木材工业中的应用研究现状及展望

等离子体技术作为一种新兴的表面处理技术,被广泛用于机械加工、冶金、化工、表面工程等领域。笔者介绍了等离子体表面改性的几种主要形式,综述了等离子体技术在木材工业中的应用研究现状,并对等离子体表面改性技术在人造板及木制品生产加工中的应用进行展望,为等离子体技术在木材工业中的推广应用提供思路。     

纳米材料与纳米技术在功能性木材中的应用

木材的功能化修饰是提高和改善其性能的有效途径, 利用纳米材料与纳米技术所具有的特性和功能来改性木材, 可以获得新型功能化的木基纳米复合材料。文中总结了纳米材料、纳米合成技术、纳米表征技术以及纳米仿生智能构筑技术在木材功能性改良中的应用情况, 展望了纳米材料与纳米技术在功能性木材研究领域的发展趋势, 旨在为木材的功能化修饰研究提供参考。     

数字图像处理技术用于木材微观分析的研究概况

随着现代计算机技术的飞速发展,计算机数字图像处理技术已经在很多行业和科研领域中得到了广泛的应用,而木材微观分析是木材科研领域中重要的基础研究,与以往木材微观科研利用光学显微仪器加上人眼进行观察测量的研究手段相比较,利用计算机数字图像处理技术对木材进行微观结构分析具有客观、准确、高效等诸多优点,成为木材微观科研领域中一项崭新的课题和本领域未来科研的发展方向。本文概括国内外计算机数字图像处理技术在木材微观分析中的研究进展、应用现状并对现有处理方法和已经进行的研究的优缺点进行阐述和分析。针对现有图像处理方法和现有的科研程度对计算机数字图像处理技术用于木材微观科研领域的前景和主要发展方向做了展望。     

近红外光谱技术及其在木材科学中的应用

近红外光谱技术是一项新的木材无损评价方法,能够迅速、准确地对生长锥、固体木材或木粉等试样的性质进行全面无损评价,目前已广泛应用于木材性质预测、木材加工利用等方面的研究中,并为林木的定向培育、木材的遗传改良和高效利用提供技术支持。本文介绍了近红外光谱技术的基本原理及其主要应用,重点介绍了木材的近红外光谱技术及其在木材化学组成、物理力学性质、木材加工利用和木质复合材料等方面的研究成果及应用。     

时域核磁共振技术在木材科学研究领域的应用

时域核磁共振技术（TD-NMR）作为一种先进的表征手段,能快速、精准测量木材中自由水和吸着水的动态变化,也可以基于水分信息表征木材孔隙分布,因此已被广泛应用于木材科学研究领域。文中归纳了时域核磁共振技术用于测量木材含水率、水分性质、水分分布及木材孔隙分布的方法,并对主要研究结果进行综述,以期为相关领域的研究和应用提供理论参考。     

木材胶合界面性能表征技术研究进展

木材胶合界面是指同时包含木材细胞壁和胶粘剂的区域。在木质胶合产品的加工工艺选择与使用性能评价中,胶合界面发挥着重要作用,其中胶粘剂渗透性能和界面力学性能是重要的评判标准。目前,用于表征胶合界面性能的技术包括光学显微技术、电子显微技术、X射线成像技术、微观力学测试技术等。文中通过对比各表征技术,提出进一步研究界面结合强度的表征、微观力学模型的建立、界面力学特性与木质胶合产品宏观性能的关系等将是未来的探索方向。     

近红外光谱技术预测木材性能研究新进展

近红外光谱分析技术是一项现代无损检测技术,可实现对木材性能的快速预测。重点介绍了近红外光谱分析技术应用于木材化学性能、物理性能、力学性能预测的最新研究进展。在此基础上,提出利用近红外光谱技术预测木材性能后续研究的建议,以期为近红外光谱分析技术在木材科学与技术领域的研究与应用提供理论依据。     

二氧化硅微胶囊的制备工艺及在木材改性领域的应用

微胶囊化技术可以改变材料性能,在食品、染料颜料、农药及木材改性等领域已显示出其优越性能。系统地介绍了原位聚合法、溶胶凝胶法、乳液界面水解缩聚法及乳液聚合法制备的二氧化硅微胶囊的结构、制备工艺与成囊原理;分析了二氧化硅微胶囊在木质相变储能材料、木材阻燃、木材防腐等木材改性领域的应用现状。二氧化硅微胶囊能够较好地将改性剂固定在木质材料内部,增强改性效果,在木材改性领域具有广阔的开发前景。     

近红外光谱技术在木材材性分析及木质复合材料生产中的应用

近红外光谱技术具有快速、无损、样品易于准备、适合实际生产在线检测等优点,在木材科学研究领域的应用越来越广泛。文中阐述近红外光谱技术在木材纤维素、木质素和抽提物等化学属性预测,生长特性及物理力学特征等物理属性预测,以及在木质复合材料生产中应用的研究进展,分析了其在木材材性分析及木质复合材料生产中的研究趋势。     

近红外光谱技术在木材无损检测中应用研究综述

近红外光谱技术作为一种先进的检测技术,具有操作简便,预测快速、准确、成本低廉和对样品全面无损等优点,已在农业、石油化工、食品、生物技术与医药等领域得到了广泛的应用,本文主要介绍近红外光谱技术的基本原理和特点,在近红外光谱分析中的常用化学计量学方法及国内外近红外光谱在预测木材化学性质、物理力学性质和木材缺陷等方面的研究成果及应用。     

X射线三维显微成像技术鉴定花梨木木种初探

X射线三维显微成像技术作为一种先进的检测技术,具有快速、准确、无损等优点。本研究开展了X射线三维显微成像技术无损鉴定花梨木木种试验,通过大果紫檀与刺猬紫檀两种花梨木的微观X射线三维显微成像,分析其木材管孔、薄壁组织、木射线等微观结构的形态与构造,进而鉴定木种。研究结果表明X射线三维显微成像技术可以做到无损且快捷地获取花梨木的微观结构信息,为鉴定花梨木提供理论依据。     

近红外光谱技术在木材工业中的研究进展

近红外光谱技术是一种新型的无损评价方法,能够快速、准确地对木材的化学性质和物理性质进行预测,已被广泛应用于木材功能性改良、木材识别和木材无损检测等方面的研究。该文阐述了近红外光谱技术在木材材性预测和木材加工利用中的研究现状,分析了其在木材工业中的应用前景。     

辐射技术及其在木材科学研究中的应用

辐射化学是研究电离辐射与物质相互作用时产生的化学效应的化学分支学科.木材是一种天然生成的由几种高聚物(纤维素、半纤维素、木质素、抽提物)组成的有机复合体, 不同的高聚物在辐射过程中会产生辐射降解、交联等.文中主要概括了辐射加工的发展、特点、原理、辐射剂量, 并详细阐述了辐射加工在木材科学领域中的应用及进展, 主要包括木材辐射干燥、木塑复合材的辐射制备、射线辐射在木材改性中的应用、木材自由基对木材耐候性及辐射对木材各化学组分的影响; 分析了辐射技术在木材科学领域中的应用与发展趋势.     

结构复合木材的研究现状与展望

结构复合木材是近年来兴起的新型木质材料，主要替代锯材使用，应用于建筑、电力输送和室内装修等领域。归纳了3种以单板条或刨花为构成单元的结构复合木材特点和应用现状。论述了结构复合木材的相关标准、性能影响因素、改性技术、性能理论预测等研究进展，以期为进一步推进SCL研究应用提供一定的参考。