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利用“水冲击”技术创造多功能可塑木材,强度增加6倍

前瞻网    2021-10-26 13:52

 

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天然木材已经拥有比其他材料更低的生命周期成本,并且是一种天然的坚固、轻质和耐用复合材料,如果其特性和功能能够得到改善,它可以为常用的聚合物、金属和合金提供有吸引力的替代物。

近日,登上《科学》杂志的封面故事中,介绍了一种创新的技术发展,使用快速的“水冲击”工艺,能够创造出坚固和可塑的木材。

提取木质素(即一种将木材内的细胞壁结合在一起并赋予其强度的聚合物)使其软化,然后通过蒸发关闭纤维后,研究小组通过用水“冲击”使木材重新膨胀起来。

研究人员解释,快速的水冲击过程,形成了一个明显的部分开放皱纹细胞壁结构,为压缩提供了空间以及支持高应变的能力,使材料可以轻松折叠和成型。由此产生的3D-成型木材比起始木材强6倍,可与广泛使用的轻质材料如铝合金相媲美。

然后,这种“可塑木”可以被折叠成不同的形状,在形成最终产品之前设置为干燥。加工后木材的显著可折叠性源于其皱褶的细胞壁结构,它可以承受严重的折叠而不断裂。

这种开发先进木质材料的突破性方法,将推动木质产品和市场创新,作为一种可持续的解决方案,取代许多不可持续的结构材料并应对气候变化。它还将促进减轻森林疏伐成本,以实现健康的森林管理,有望减少野生灾难性的森林火灾。

研究人员引入了一种巧妙的手段,在微观上将木材自然形成的直壁细胞结构转变为波浪形的手风琴式几何结构。其结果是一种不寻常的、高强度的木材形式,既灵活又可塑,为这一非常古老的材料类别开辟了新的应用。

题为Lightweight, strong, moldable wood via cell wall engineering as a sustainable structural material的相关研究论文发表在《科学》上。

前瞻经济学人APP资讯组

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责任编辑: 3976DBC

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