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将块状天然木材加工成高性能结构材料

       具有优异力学性能的合成结构材料,要么重量大,环境影响恶劣,要么制造工艺复杂,成本高。天然木材是一种低成本且丰富的资源,几千年来一直用作建筑和家具构造的结构材料。然而,天然木材的力学性能(强度和韧性)不能满足许多先进工程结构和应用的要求。通过蒸汽、加热、氨水或冷轧等预处理,再进行密实化处理,可以提高天然木材的力学性能。但是,现有方法会导致密实化不完全,并且缺乏尺寸稳定性,尤其是在潮湿环境下, 用这种方法处理过的木材会膨胀和变弱。
       2018年2月,美国马里兰大学的研究人员在《Nature》提出了一种将块状天然木材直接转化成高性能结构材料的方法。将天然木材在NaOH和Na2SO3混合液中煮沸,然后热压,去除天然木材中部分木质素和半纤维素,导致细胞壁完全塌陷,使具有高度排列的纤维素纳米纤维的天然木材完全密实化。
        研究表明,这种加工方法适用于各种木材。密实化木材的强度、韧性和抗冲击性提高了10倍以上,且具有更大的尺寸稳定性。同时,加工处理后的木材比大多数结构金属和合金具有更高的比强度,使其成为一种低成本、高性能、轻巧的替代品。(来源:QYIM & AMSC MJ GAN 编报)

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