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。     

数字图像技术在木材科学中的应用

随着现代计算机技术的快速发展,计算机数字图像处理技术已成为当前追逐的热点,并广泛应用在木材科学领域中。数字图像技术所具备的现性好、精度高、灵活性强等优势,为木材科学的发展提供了新手段。文中基于数字图像处理技术从木材宏观与微观方面对木材缺陷、木材纹理、细胞特征等进行综述,同时分析了木材科学研究中主要用到的数字图像处理技术,并对数字图像处理技术在木材科学中的研究方向及发展趋势进行展望。     

CT技术在木材科学中的应用

CT技术作为一种先进的无损检测方法已在木材构造检测和物理性能评价领域得到广泛利用, 逐渐成为木材科学领域中一种重要的检测方法。文中介绍了CT技术的基本原理, 综述了普通医学CT和工业CT检测木材宏观构造、密度, 以及利用高分辨率CT研究木材微观结构的研究进展, 并展望了CT技术在木材科学领域的应用前景。     

开展木材美学研究拓宽木材解剖学的应用

该文以探索木材解剖学发展的历史与现状为出发点，比较系统地提出了“木材美学”的理念。为了木材美学的长远发展，该文对木材美学的研究内容进行了初步的系统规划，并从木材宏观美学和木材显微美学两个层面探索性地论述了木材美学的研究方法。该文认为，木材美学的研究应从理论和应用两个方面来开展。在理论方面，现阶段需重点研究木材美学元素和木材美学构成原理；在应用方面，首先需要从美学的角度深入研究木材的宏观与微观构造，并在此基础上广泛开展木材美学图案的创作设计和推广应用研究。该文认为，木材美学具有十分广阔的发展空间和非常诱人的应用前景，木材美学的开创与发展将为传统木材学拓展新的研究领域、带来新的发展空间，可望使木材解剖学焕发新的勃勃生机。     

中国林业科学研究院木材工业研究所

中国林业科学研究院木材工业研究所成立于1957年,是我国木材科学与技术领域综合性国家级研究机构。以"锐意创新、引领行业、感恩集体、服务社会"为核心价值理念;以开展木材和其他生物质材料创新性研究为节约森林资源和提高森林资源利用率做出贡献,促进森林和木材工业可持续发展;以成为木材和其他生物质材料创新性研究的国际一流林业科学研究机构为愿景;以促进木材和其他生物质材料科学与技术发展为现代林业产业提供科技支撑并促进国际交流与合作为总任务。     

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。     

《木材科学与技术》杂志征稿简则

《木材科学与技术》(原名《木材工业》),由中国林业科学研究院木材工业研究所主办国内唯一专注于木材学的学术期刊,双月刊。主要报道我国木材科学领域的原创性科研成果和先进技术,包括木材性质基础理论研究、木材化学利用前沿研究、木基复合材料制造应用技术研究、木(竹)结构关键技术,木材加工智能制造技术与装备开发、木材加工绿色安全制造技术等,主要栏目有:综合述评、研究报告、研究简报、应用技术等。热忱欢迎专家学者惠赐佳作。来搞注意事项如下。     

新世纪我国木材科学与技术展望

在新世纪到来之际，为了适应全球经济一体化，科技经济一体化以及国家经济体制改革和科技体制改革的发展要求，我国将加强木材科学与技术的知识创新和技术创新，对学科发展进行重大调整，知识创新将以人工林木材为主的植物材料的材质材性与生物形成和加工利用的关系方向有重大进展；技术创新将以企业为主，在以木材为主的植物资源加工利用技术，产品增值加工技术，木质材料性能，产品应用技术和环保技术方面有较大的突破，木材科学与技术学科的发展特点将更显交叉性和边缘性，向植物材料学，木基复合材料学，木质重组材料学，木质环境材料学，木结构环境工程学和木材化学和加工学等方面6发展。     

《木材碳学》

本书主要阐述了木材碳学的生态环境学意义、木材碳储量的计量方法、木材碳储量与木材性质的潜在相关性、木材碳储能的原理及应用,并以人工林碳储量和优质木材培育技术为基础,系统解析高固碳量优质人工林木材培育技术,且从木材保护、木质复合材料、木结构建筑、木材加工等角度探讨木材固碳的延伸,旨在补充和拓展木材的生态环境学特性,缓解全球气候变化产生的负面效应。本书可作为木材科学与技术、生物质复合材料、生物质能源、森林培育、建筑环境设计等领域科研院所研究人员的参考用书,亦可作为生产企业工程技术人员和管理人员的学习参考用书。     

华南农业大学木材科学与工程专业本科人才培养模式的改革与实践

从产业发展的要求、用人企业的要求2个方面对木材科学与工程本科专业人才的需求进行了分析;并以此为基础,结合华南农业大学木材科学与工程本科专业的师资、研究领域以及产学研相结合的实际情况,对木材科学与工程本科专业人才培养目标进行了明确定位,提出构建合理的课程体系以培养具有国际视野的复合、创新型专业人才的改革思路,具体措施包括着重构建能够服务区域经济和反映产业发展最新趋势的以“木结构工程”和“生物质能源高效利用”等为代表的特色课程,把实施双语授课的专业课程比例提高至20％以上,确立实践课程和就业、创业课程在新课程体系中的地位等。     

国内外室内木质环境的研究现状及发展趋势

随着木质材料在建筑行业应用比例的不断增加,对由木质材料构成的室内环境研究也越来越受到人们的重视,对室内木质环境的研究内容主要包括:木质材料对环境物理条件的影响（包括温度、湿度、声、光、色、空气质量等）;木质材料对人体感觉器官的刺激效应（如触觉、视觉、听觉和嗅觉）;木质材料构成的室内环境对人类居住性的综合效应（如木造住宅与人类寿命、疾病、儿童成长等关系）.室内环境受着诸多因素的影响,今后的研究趋势是将基础科学与医学、生物学、心理学等结合起来综合评价室内木质环境,并将其与传统建筑材料构成的室内环境相比较,以此为开拓木质材料在建筑行业中的应用领域提供充分的实践和理论依据,促使人造板工业得到跨行业的发展。     

木纤维纳米微观结构有限元建模机理研究

木纤维是以森林为主体的可再生、可重复利用的生物质材料,利用木纤维开发的纤维增强材料具有与环境友好、和谐等诸多优点,受到人们的广泛重视,但由于对木纤维的纳米结构缺乏足够的了解,其独特的尺寸效应、局域场效应、量子效应以及表面效应没有完全发挥。研究了基于有限元理论的生物质材料木纤维的纳米结构建模机理,应用数值技术和有限分割的方法构建了木纤维可视化力学模型。     

人工智能在木材加工中的应用

随着新一代人工智能技术不断取得应用突破,将人工智能技术与木材加工产业深度融合,实现木材加工产业智能化控制、精准化配置、高效率利用、可持续发展,是促进林业人工智能发展的主要任务之一。文中概述了人工智能算法及理论在木材无损检测与分类、木材干燥、木材优选加工等木材加工过程中的应用现状,分析了相关算法的不足之处,提出人工智能技术在木材加工产业中将大有可为,木材加工产业应积极向人工智能方向发展,提高木材加工的工作效率及利用率。     

世界木材利用发展态势

应用最广泛的四大材料中,木材是唯一可再生的绿色材料和生物资源。木材产品在生产和使用过程中的能耗,远低于钢、铝、混凝土产品,使用寿命长,并有储碳的重要作用。建设有竞争力的生态型木材工业,合理加工利用木材,替代高能耗产品和石化燃料,对发展低碳经济、增加就业、减缓全球变暖,促进可持续发展,具有重要意义。     

Wood science in a changing world – Where are we headed?

Summary The 1999 IAWS Academy Lecture examined the field of wood science – past, present, and future. Although the history of wood science has been less than a century in the making, the history of innovation in wood products design and use extends over a much longer time frame. It is a bit humbling to realize that some of the products that are discussed in technical and scientific meetings today had their origin hundreds or even thousands of years ago. Wood science research efforts began as early as the late 1800s, but formal establishment of research and academic institutions did not occur until after the beginning of the 20th century. In the half century that followed 1910, wood science gradually became recognized as a separate and distinct field of science, technological development, and professional pursuit. The wood science and technology profession is currently at a defining moment in history. Despite considerable scientific advancement and new product innovation relative to wood science in recent decades, wood science and technology as a profession and field of academic study is undergoing decline in the United States and several other regions of the world. Professional societies, institutions, and agencies that focus on the science and technology of wood as an industrial material, including the International Academy of Wood Science, will likely need to change to be effective in the future. Received 15 October 1999     

木材高温炭化及导电功能木炭研究进展

木材经高温炭化生成的固体炭化物——木炭具有较高的导电性,以其作为导电功能单元可用于生产电磁屏蔽材料、抗静电材料、电热材料等新型功能材料。文中概述了木材的炭化机理,分析了木炭的基本性能及影响因素,系统地介绍了国内外导电功能木炭的研究进展,提出了今后的研究重点,旨在为开发利用新型功能材料提供科学依据。     

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.     

木材/蒙脱土(MMT)纳米插层复合材料的制备构想

基于聚合物 蒙脱土纳米插层复合材料的研究成果 ,综述了插层复合方法的原理、工艺过程和产品性能 ,分析比较了单体插层原位聚合和聚合物直接插层等方法。从木材与蒙脱土的结构和组成特性出发 ,分析比较了木材与聚合物溶解、熔融性的不同 ,讨论了利用插层复合原理制备木材 蒙脱土纳米复合材料的基本构想 ,并进一步提出了相应的技术路线和工艺流程概念图。