仿生超疏水木材表面微纳结构制备研究进展

仿生构建超浸润界面材料在自清洁、生物防污、防水抗结冰等领域具有巨大的潜力,但目前在木材科学领域的设计、制备和实践应用依然存在很大的挑战。根据仿生学原理,笔者简述了超疏水表面相关设计的基本理论以及多尺度粗糙结构在优化不可润湿表面结构中的作用,总结了3种构建仿生超疏水木材的有效途径,推导出本征接触角的计算公式及体系自由能变化,并在热力学计算的基础上系统阐释了微纳结构表面几何形状对润湿性能的影响,同时对粗糙表面的本征接触角和液/液/固三相体系浸润性以及基底表面上液滴能量变化进行了分析。阐述了木材表面仿生超疏水功能性改良的设计机理和制备方法,在此基础上归纳了超疏水体系中引入纳米粒子的方式在超疏水木材表面功能性改良中的应用。最后,分析了仿生功能性超疏水木材高效耐用无氟环境友好型溶剂探索、制备工艺创新以及应用范围拓展等方面存在的问题,并对其在木材功能性改良领域的应用前景和发展方向进行了展望。     

木材光老化的研究进展

介绍了日光的分布、木材组分对日光的吸收情况以及木材光老化的机理，并从木材的化学成分、颜色以及微观结构变化等方面，分析了光波对木材性质的影响，为木材及木质材料在室外应用的耐老化性能研究提供参考。     

木材科学研究中的化学问题

木材科学作为一门研究木质化天然材料结构、性质和功能改良的科学,在研究中存在很多化学问题。文中从木材化学成分提取、能源化利用、改性、复合材料制备及年轮化学等研究的机理和工艺着手,综述了木材科学研究中涉及的无机化学、有机化学、高分子化学、表面化学、物理化学及分析化学等化学问题,对木材科学研究的现状和发展趋势进行了总结分析,以期有利于对木材科学的认识和掌握木材科学研究的方向。     

木材材色研究进展

木材材色是木材基本属性,关乎木质品视觉美感及其装饰性能,其色彩变化是评价木材品质及其市场价值的重要指标。木材材色的形成及其影响因素是用材树种良种选育、人工林定向培育及木材加工利用的研究热点。文中综述木材材色分析技术,介绍现行的材色分级标准,阐释材色形成机理和变异来源,并面向未来木材市场需求及高价值人工林定向培育目标做出展望,以期为今后木材材色形成机理和实木用材树种良种选育、优质木材定向培育及加工利用等相关研究提供参考。     

甲虫体壁薄膜结构反射特性理论研究

对彩色吉丁虫Chrysochroa raja、节日虎甲虫Chrysina chrysagyrea等甲虫体壁多层薄膜结构色的机理进行了理论分析。当薄膜各层光学厚度近似等于可见光波长(380～750 nm)的四分之一时,分析了各膜层厚度、折射率以及入射角对单层薄膜和多层薄膜的反射率影响。计算结果表明甲虫彩虹色由多层膜薄膜的反射干涉而成,其反射谱带宽随着的增大而增大,高低折射率薄膜的光学厚度各自变化但总和保持不变时,薄膜颜色无明显变化,入射角对单层薄膜和多层薄膜的反射率都有一定的影响。这些结论将为进一步认识和研究甲虫的颜色和制备新一代仿生薄膜材料提供理论指导。     

基于环境友好型的木材仿生科学研究进展

对自然界不同物种与生俱来的独特生物体功能进行模仿并应用,构筑类似甚至于超越其本身的形态、材料或结构,即是仿生行为。在微纳技术高度发展的今天,对仿生已完成智能操纵的过程,应用于木材的仿生科学研究也逐渐进入视野。概述了木材与仿生科学相关的结构与性质;综述了现阶段国内外木材仿生科学的研究进展;并对木材仿生材料的研究进行展望。     

高性能木质基材覆聚氯乙烯膜用胶粘剂

近年来，木质材料的表面装饰发展迅速，通过表面装饰可大幅度提高木质材料的附加值和使用价值，并赋予产品某些新的性能。随着社会物质生活水平的提高，木质材料表面装饰的应用领域会进一步扩大。木材加工行业使用塑料薄膜贴面材料已有多年历史。由于薄膜经印刷图案、花纹...     

木质材料激光表面处理研究进展

激光以其能量密度高、运行轨迹自如、方向性好等优点,被广泛用于木质材料切削加工以及表面处理等领域。其中,木质材料激光表面处理,即利用激光热/光电子效应促进材料发生物理、化学变化,以实现改性的目的。笔者对木质材料激光表面处理原理、激光类型与用途以及激光表面处理技术特点与应用领域等内容的研究现状进行了综述与分析。现有研究表明:材料对于不同波长激光的吸收系数差异明显,基于此特性可实现木质材料表层激光选择性消融,以满足不同应用场合的加工需求;其次,激光功率、激光扫描路径密度以及进给速度等激光工艺参数,决定了表面处理过程中能量密度及分布,进而影响木质材料表面改性强度与深度,通过对激光参数的优化可实现木质材料表面部分性能(如表面颜色、润湿性、功能性结构等)的精准改性。最后,还探讨了木质材料激光表面处理领域研究现状与趋势,阐明了研究的科学意义和未来研究方向,以期为创新木质材料表面处理技术、实现其提质增效提供理论指导,也为拓宽激光技术在木质材料加工领域的应用范围提供思路。     

溶胶-凝胶法调控木材表面附着二氧化硅薄膜的研究

采用溶胶-凝胶法使木材表面附着二氧化硅薄膜,以改良木材表面疏水性、抗老化性等性能。通过SEM、EDAX、FTIR等研究二氧化硅的形态、结构、分布及其与木材表面结合的方式等,使用抗老化性、润湿角表征二氧化硅改良材的表面性能。结果表明:木材表面附着一层厚度为40μm的二氧化硅薄膜,且薄膜的厚度随着浸渍时间的增加而增加。该二氧化硅薄膜具有疏水性,润湿角的平均值为101.6°,其润湿角随着浸渍时间的增加而增加,且改良材的润湿角在人工老化后,其变化量明显小于素材,抗老化性能得到了很大提高。改良材的抗光变色能力是素材的2倍以上。     

木材炭化与炭化物利用研究进展

木材通过炭化可转化为木炭,进一步反应可以制备隔音材料、环境净化材料、导电材料、电磁屏蔽材料以及类似陶瓷结构的仿生材料等新型生物质材料。文中从炭化的方法、机理以及产物的应用等方面对木材炭化的研究进行了综述。     

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。     

木质材料等离子体改性研究进展

等离子体改性技术作为一种高效、绿色的处理工艺已广泛应用于催化剂合成、表面活化、化合物镀膜等研究及应用领域。其对木质材料改性研究从上世纪90年代至今已取得许多重要的实验及理论成果，可综述为:1）木质材料等离子体改性的特性; 2）木质材料等离子体改性的机理; 3）等离子体改性木质材料的设备及工艺。文中在整理近年文献资料的基础上分析了文献中相互矛盾的结论，并对未来等离子体改性木质材料的研究方向提出建议。     

基于黏结剂喷射的木质材料增材制造技术研究进展

木材是自然界中分布最广泛的材料之一,在制造业和建筑业等领域有着广泛的应用。我国是木材消费和木材加工剩余物产出大国,但目前国内木材加工剩余物利用率较低、利用方式单一,与发达国家相比差距较大。通过创新木材剩余物处理方式,研发相关技术,可逐步缩小与发达国家之间的差距。黏结剂喷射（3DP）技术具有材料来源广泛、加工简单、成型效率高等特点,基于木质材料特点,以木材加工剩余物为原料,实现木质材料增材制造具有广阔的发展前景。文中以增材制造中的木质纤维及其分类为背景,介绍增材制造中木质耗材的研究现状,重点阐述木质材料3DP中典型黏结剂喷射成型（BJ）技术、散装材料选择性沉积技术和单层制造（ILF）技术等3类技术的成型原理、研究进展及其最新应用等,根据木质材料的物理特性和成型机理,探讨黏结剂、粉末床工艺和后处理等因素对木质材料3DP成型精度和成型质量的影响,并对木质材料3DP技术存在的问题进行分析并展望其发展趋势。     

FeCl2处理麻栎木材化学变色工艺及变色机理研究

通过化学试剂与木材中木质素、抽提物等成分发生反应,可以改变木材的颜色,从而达到对木材表面修饰的目的。以氯化亚铁(FeCl2)为变色剂,通过浸渍的方式获得了变色麻栎(Quercus acutissima)单板。利用正交试验研究了亚铁离子的质量分数、处理温度、处理时间以及干燥温度对麻栎单板变色的影响,获得了最佳处理工艺;利用色差仪对麻栎表面的色度系数进行了测试,并通过紫外漫反射光谱和红外光谱对麻栎变色的原因进行了探究。实验结果表明:经氯化亚铁溶液处理后,麻栎单板表面变为蓝黑色,颜色均匀,纹理清晰;影响麻栎单板变色的各因素主次顺序为氯化亚铁质量分数>干燥温度>处理温度>处理时间。氯化亚铁对麻栎进行化学变色处理的优化工艺参数为:氯化亚铁质量分数为1.0%、处理时间为10 min、处理温度为80℃、干燥温度为40℃。碱抽提可以去除麻栎单板表面大部分可以与铁离子发生变色反应的木质素或酚类物质,碱抽提后的麻栎不再发生明显的变色反应;麻栎与铁离子的变色反应,主要发生在木材的酚羟基和芳香环取代基上,木材中的酚类物质与铁离子络合反应是其变色的主要原因。     

壳聚糖处理木材表面的材色变化及对表面加工的影响

壳聚糖是一种无毒害且可再生的天然讷发子材料，可用于木才表面改性处理。本文通过对杉木边材、心材和毛白杨边材表面涂饰不同浓度的壳聚糖乙酸溶液，测定分析处理前后的木才材色变化。结果表明：不同深度壳聚糖处理木材表面，处理产后总体色差随深度的升高而增加，其它色度学参数略有变化；壳聚糖处理木材表面的最佳深度是２．０％，处理后对木才表面的进一步着色或涂饰无大影响。     

木材腐朽机理研究现状及展望

木材在生产应用过程中易受真菌侵害导致木材性能劣化，极大地限制了木制品在户外推广应用。近年来，为了增强木材防腐技术开发的理论基础，木材腐朽机理得到普遍关注与研究。文中从以下3个方面梳理、归纳、总结木材腐朽机理研究现状:1）木材腐朽过程中结构成分与性能的变化规律；2）木材酶降解理论；3）木材非酶降解理论。在此基础上，阐明现有木材腐朽机理研究中存在的问题及今后重点研究方向，以期为绿色环保型木材防腐技术的研发提供理论指导，为2030年我国实现“碳达峰”提供战略技术支撑。     

基于直方图的木材表面颜色分类研究

颜色直方图是图像检索技术中一种有效的颜色表达方式，具有位移、旋转不变的特性。然而木材表面颜色较为单一，采用通常的量化方案不能达到很好的分类识别效果。提出了采用HSV颜色空间三个独立分量的直方图统计特征表达木材表面颜色信息的方法，利用色调、饱和度和亮度三分量之间的相互独立性，提取了各分量的直方图特征。最后利用BP神经网络对木材样本库的图像进行了分类仿真，其结果验证了特征的有效性。     

声发射技术在木质材料损伤监测中的应用研究进展

木质材料损伤演化特征的监测一直是木材科学的研究热点。声发射技术是一种具有实时性、连续性的监测技术,在木质材料损伤监测研究中得到广泛应用。文中围绕声发射技术在木质材料损伤监测领域研究中的应用情况,总结了声发射技术原理与分析方法,归纳了木质材料特性对声发射信号的影响因素,并分别从木质材料损伤源定位、实木和木基复合材料损伤监测以及发展前景3个方面进行分析与讨论,以期为声发射技术在木质材料领域的进一步应用发展提供参考。     

木材单板染色用计算机测配色系统的设计与实现

在应用纺织印染用计算机测配色技术的基础上，根据木材单板的特点开发了木材单板染色用计算机测配色系统。该系统与人工渐进法配色相比，具有准确、经济和快速自动配色的优点，可在保证配色精度或配方经济的同时，快速设计出木材单板染色方案。利用建立的杨木和桦木基础数据库，进行黑酸枝、红酸枝和黑胡桃等珍贵树材仿真，分别修正0-2次后即能达到要求，所模仿的珍贵木材材色与天然木材材色相近，着色均匀，色差小。