木质材料研究现状与发展趋势(doc9)

1、.：.；木质资料研讨现状与开展趋势木材由裸子植物和被子植物的树木产生，具有丰富的生物多样性。树木生长是一个复杂而协凋的生物化学过程，经过光能利用二氧化碳、水分和矿物等使本身发育成一个粗大的有机体，木材就是树木营养生长的主要产物。木材的构成是吸收二氧化碳、固碳并释放氧气的过程，有利于改善生态环境。木材作为传统的资料，不断为人类所利用。随着自然资源和人类需求发生变化和科学技术的提高，木材利用方式从原始的原木逐渐开展到锯材、单板、刨花、纤维和化学成分的利用，构成了一个庞大的新型木质资料家族，如腔合板、刨花板、纤维板、单板层积材、集成材、重组木、定向刨花板、重组装饰薄木等木质重组资料，以及石膏刨花板、

2、水泥刨花板、木塑复合资料、木材金属复合资料、木质导电资料和木材陶瓷等木基复合资料。木质资料在建筑、家具、包装、铁路等领域发扬着宏大的作用。在不可再生资源日益枯竭、人类社会正在走向可继续开展的今天，木材以其特有的固碳、可再生、可自然降解、美观和凋节室内环境等天然属性，以及强度-分量比高和加工能耗小等加工利用特性，将为社会的可恃续开展做出显著奉献。与其他资料相比，木材具有多孔性、各向异性、湿胀干缩性、熄灭性和生物降解性等独特性质，如何更好地利用这些特性和最大限制地限制其副作用，是木材科学家和工程技术专家长期努力处理的主要问题。近年来林学家也积极参与木材科学研讨，从树木的遗传学角度认识和改良木材的根

3、本特性。、木质资料的研讨现状木质资料的研讨开发与资源、经济和环境的开展亲密相关，木材学、木材化学加工学、木制品先进制造技术、木基复合资料、木质重组资料、木质生态环境资料和木构造工程学等研讨领域比较活泼。1.木材学木材学主要是用生物学实际研讨树木生长的技术问题，重点研讨木材材质、材性与生物构成和加工利用的关系。在提高木材构成速度的根底上，重点研讨分子遗传标志、木素基因转移、木素构成基因分别和克隆、木材主要性质的基因定位、木材纤维分子数量遗传学等遗传改良技术，提高木材根本性质的遗传稳定性；研讨树木立地条件、初植密度、施肥、间伐、修枝等树木生长改良条件对木材性质和质量的影响；研讨木材生长应力的构成和

4、释放；以及研讨开发立木染色和方形树的培育技术。随着木材资源从以天然林为主向人工林转变，竹材、藤材和其他禾本、草本植物资源已成为木材资源的重要补充，因此，必需运用先进的科学实际和方法，深化研讨木材的微观构造、成分及其与性能的关系，为开发新的生物资料奠定科学根底。重点研讨领域有：人工林木材的幼龄材与天然林木材的成熟材的比较生物学、比较解剖学、比较物理学、比较化学和比较力学；植物资料的根本特性与细胞璧超微构造的关系；与藻类、菌类细胞壁的构成和分解有关的各种酶的分布和调理；定量化研讨木材植物组织特征；木材生物活性物质的抗菌性、抗虫性、抗癌性、香味，对动物的生理作用和药理作用，对无机矿物资料的促凝和缓凝

5、作用，可生物降解性。如用热成像方法研讨木材应力-应变分布、水分-应变的关系以及木质资料均匀性；用非线性实际研讨木材流体流动机理；用辊压水压和热定型技术，对软质木材进展硬化定型处置；用计算机视觉技术对木材分等级、检测木材外表质量和缺陷；开发无损检测技术，提高变异性较大的木材的运用平安性；用射线成像方法检测木材虫害程度和防虫效果；用动力学方法检测木材的弹性力学性质；用红外线检测方法监测城市古树的稳定性等。2.木材化学加工学木材化学处置方法研讨特别注重平安性和经济性，综合思索毒性、效能、溶解性和适用性，从木材的运用前处置延伸到加工前处置和运用后修复。重点研讨的领域有：无毒抗流失硼制剂的固着性，开发快

6、速透人型低有机挥发物的水基杀虫剂和杀菌剂膏剂、乳液、硼棒、蒸气等方式；研讨透气性木材涂料；提炼并合成木材天然防腐剂；引人生物防护技术，研讨木材共生菌对木腐菌的抑制造用；木质防火资料从难燃扩展到准不燃。木材化学利用技术扩展到气化、液化、塑化、化学改性、漂白、染色，以及木材成分的利用及非木材植物资料的利用。重点研讨植物高分子的构造和物理性能的关系；酶在植物资料转换中的作用；纤维素和木素均为碳水化合物，将大分子裂解为人体酶可降解的小分子，有能够开发出新的木本饲料；将木素进展碱抽提和酸中和后，可以制取木素碳纤维图1；用强酸、酚类或多烃基醇使木材液化，可以充分利用废弃木材，其产物可以作为多泾基化合物直接

7、制蚤新的可生物降解的泡沫资料和酚醛树脂，部分取代石油产品，具有可生物降解的优点。3.木制品先进制造技术木制品先进制造技术在传统的木材机械加工学根底上，不断吸收机械、电子、信息及现代化管理技术等领域的成果，学科延伸扩展到木制品产品设计、制造、消费、检测、管理和效力等全过程，广泛采用机器人、计算机辅助设计、计算机辅助制造、计算机数控加工中心、矫捷制造技术、柔性消费技术等先进制造技术。以计算机支持的仿真技术为前提，对木制品的设计、加工、装配等全过程进展一致建模。在产品设计阶段，实时、并行地模拟出产品末来的制造全过程及其对产品设计的影响，预测产品的性能、产品消费技术、产品的可制造性，从而更有效、更经济

8、、柔性灵敏地组织消费，使工厂和车间的设计与规划更合理、更有效，以到达产品的开发周期和本钱的最小化、产品设计质量的最优化和消费效率最高化。采用计算机数控技术、机器人技术和逻辑过程控制技术的木制品柔性消费技术，60内可改动设计款式，6天内可推出新产品，对满足末来市场多样化和个性化消费对小批量多种类产品的需耍具有重要意义。4.木基复合资料学木材是天然资料，运用范围受本身物理力学性质的限制。木板、木条、单板、刨花或纤维等木材组元与有机高分子、无机非金属或金属等加强体或功能体复合组成木基复合资料，包括木材橡胶层积复合地板、木材单板玻璃纤维铝三元复台资料、石膏刨花板、水泥刨花板、木纤维合成纤维复禽资料、注

9、塑型木粉塑料复合资料图2、木质导电资料和木材陶瓷等。这些木基复合资料具有原始木刺沁.。所不具备的新的物理力学性能。当前的研讨重点是木基复合资料的成分、构造、工艺、性质和行为之间的关系以及界面特性，按照产品最终用途要求的性能进展资料设计和制造。研讨开发木塑复合资料，如合成高分子木粉木材纤维、木材刨花、木材单板等复合资料的目的是降低本钱、添加柔性和可循环利用性、加工性、灵敏设计性和提高强度。研讨领域有：木材高分子复合资料的阻尼特性以及相溶剂和偶联剂对复合资料的二次力学性能的影响；利用超临界流体处置技术和等离子体处置技术提高木材塑料界面反响性能；运用反向气相色谱，研讨控制木材纤维高分子复合资料界面构

10、造和性质的根本物理化学参数，利用紫外光、钻60辐照源、庐射线和射线使高分子单体与木材发生交联反响，研讨木材与其他资料的复合制造实际和性能评价。木基复合资料研讨的另一个前沿是木质资料的功能化，大致可分为填充、混杂、复合和外表覆盖等方法，如将导电性填料填充到木材中，将导电性短纤维与木材纤维或木粉混杂和复合。还可将导电性纤维与木纤维混杂胜利能纸，使纸张的全部、外外表或内部成为延续相乎面选择性导电资料。将小木片镀镍后模压，可制成曲面选择性导电资料，电磁波屏蔽效果可达4070dB以对频率1.5GH.电磁波的屏蔽效能20dB为例，可将电磁波干扰或污染强度衰减90，体积电阻率可达0.15-5.9实体木材普通

11、为1081011数量级。研讨开发木质屏蔽功能复合资料，在9kHz1.5GHz的范围内减少室内电磁污染，有利于实现其环境认证如ISO14000和平安认证如CE标志，添加木质板材产品的附加值，在室内装修、办公用家具、公共汤所等运用领域有宽广的前景。木材陶瓷是用木质资料与热固性树脂制成的复合资料在高温绝氧条件下烧结而成的多孔性碳素资料，具有新的功能。木材陶瓷的烧结温度和温升速度与其力学性质有关，木材陶瓷资料的静曲强度到达27MPa木材为29183Mpa，弹性模量到达7.5Gpa(木材421GPa。木材陶瓷资料随着烷结温度的提高，从绝缘体过渡到导体，比重为0.71.0木材为0.241.13，可取代传统

12、的铁氧体电磁屏蔽资料，也可作为远红外发热资料和吸收资料波长为4.022.0um放射能为黑体的80，还可作为无光滑滑动部件摩搽系数为0.10.15，布氏硬度可达60MPa，并具有易加工制造，高强、优良的摩搽和磨耗特性，以及自含光滑油、耐腐蚀和低密度为钢的1/91/13特性等。5.木质重组材利随着大径级木材的减少和木材运用性能要求的提高，原始木材的天然特性难以满足需求。将木材加工成木板、木条、单板、刨花或纤维等组元，利用现代技术将木材组元重组为新型木质资料，如胶合木梁、单板层积材、定向成材、胶合板、重组装饰薄木、单板层积中空圆柱材、定向刨花板、刨花板和纤维板等，这种木质重组资料具有原始木材所不具各

13、的几何性能、同一性、均匀性和曲面成形性。木质重组资料研讨的重点是：消费过程最优化，对定向刨花板的板坯铺装进展计算机模拟，建立性能预测数学模型，由性能本钱比来决议消费工艺和原资料的选用；木质重组资料正在取代大断面实木部件，其主要工程性能如强度和耐久性除了与木材组元有关外，还与胶粘物质的本身性质和固化形状有关，运用碳13CPMASNMR，可有效地提示木材胶粘剂胶合界面的分子构造和己固化胶粘剂的动力学特性；建Nonte Carlo模型，深化对大片刨花板板坯内部构造和相关性能的了解；运用复合资料实际预测木质重组资料的强度和韧性；改善木质重组资料的耐火性、强度和尺寸稳定性。6.木构造工程学木构造工程学w

14、ood engineering 深人研讨木质资料的性质property和行为performance之间的关系。重点研讨木构造的振动、疲劳、接合和老化性，如木棚破坏机理及木质构造资料的强度预测；木质资料的天然耐久性和蠕变性；木材的弹塑性变形与强度；木构件衔接强度与应力应变关系；木材机械衔接构造性能；木刺胶合构件的连结方法；钢筋与胶合木梁衔接性能；木构件结合部位的耐火性能；木构造耐久性要素在地震条件下的行为；铝箔蜂窝夹芯胶合板作为轻体绝缘天花板的性能；大型木构件燃烷性能和承载性能。.木质生态环境资料学木质生态环境资料学主耍研讨木质资料及其工程技术与自然环境间的关系。重点研讨开发：木材和木制品干净消

15、费加工技术，降低或彻底消除游离甲醛的EO级脉醛树脂胶木质重组资料，开发不含游离甲醛的异氰酸醋胶和改性豆胶木质资料，木材防腐处置的环境协调性技术，木材加工过程产生的废水和废液的回收利用，木质资料加工制造过程中产生的有机挥发物VOC的利用和处置。木材环境学特性研讨引人注目。主要研讨木材新的本身特性，如以木材的颜色、光泽、纹理、节子等表征的视觉特性，以木材冷暖感、软硬感、平滑感等表征的觉得特性，以及听觉特性和心思学特性等；木质资料的建筑环境特性，如木质地板资料的隔音性和缓冲性，木质资料对温度和湿度的调理性，木质住宅居住环境对卫生害虫的影响，木质资料在住宅、大型建筑物和家具上的适用性，木质资料运用在住

16、宅、家具和室外对环境的影响等；以及大气污染和酸性沉降物对木材构成的影响。开展木材和木制品的寿命周期环境评价，建立木材工业ISO4000环境管理体系，研讨废弃木材循环利用和开发新型生态环境资料也是当前的研讨热点。主要研讨利用化学热反响和机械作用相结合，回收利用各种废弃木质资料，制造再生的刨花板、定向刨花板、水泥刨花板、中密度纤维板和地板等新的木质资料。这类资料经炭化后，可改良土壤、净化海水、吸附油脂和吸附重金属，还可制造木质藻礁。二、开展趋势木质资料研讨的开展与社会、经济和资源、环境的开展严密相关，新的生长点和交叉点不断出现，并不断向其他相关学科延伸。这既促进了木质资料研讨本身的开展，又丰富了森

17、林科学和资料科学的内涵。概括起来，木质资料研讨的开展趋势有四个方面。是木材科学研讨的范围和对象不断扩展。从传统的木材构造、物理、力学、化学、缺陷和材质改良扩展到生物学、林学和加工利用学，研讨对象扩展到竹材、藤材及其他禾本、草本植物和藻类植物，木材科学正向植物资料学方向开展。二是木质资料研讨与相关学科不断交叉、浸透，新的学科增长点不断出现。木材加工学与复合资料学相结合，向木基复合资料学和木质重组资料学方向开展；木材机械加工学与先进制造技术相结合，向木制品先进制造技术学方向开展；木材加工学与生态环境资料学相结合，向木质生态环境资料学方向开展，木构造工程学与环境学相结合，向木构造环境工程学方向开展；

18、木材化学与化学工程学相结合，向木材化学加工学方向开展。三是木质资料研讨注重运用先进的研讨方法和分析仪器，不断加深对木质资料的认识。计算机仿真模拟、隧道扫描电子显微镜、固态与液态核磁共振仪、计算机图像分析处置技术、气质联用仪、动态热机械分析仪、原子外表力分析仪和模型化合物等的运用以及各类木质资料数学模型的建立，使研讨木质资料的成分、构造、工艺和性能的关系和研讨木材化学成分与微生物、酶和其他资料的反响成为能够。四是木质资料研讨不但注重其根本性质的改良，还注重赋予其新的功能。木材的根本性质得到很大的改良，其易腐性、易燃性、尺寸不稳定性、各向异性、变异性得到很大改善；木材陶瓷被赋予新的硬度、摩擦性、磨耗性以及远红外线放射性和吸收性；木质导电资料被赋予新的导电性、电磁屏蔽性和体积电阻率。三、对我国木质资料研讨的建议木材是一种于可再生资源的传统资料，生态环境协调性最好，却时常被人忽视。木材工业是非常传统的工业，但也是现代林业和现代资料工业的重耍组成部分，担负着向社会提供木质资料及其制品、为林业产业建立和林业可恃续开展提供经济根底的重担。1998年，我国政府开场逐渐实施天