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澳门国际官网|美国林业新材料技术研究与开发

 


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本文摘要:树木是生产原材料的天然光化学工厂,其产品还包括有相当大潜在利用价值的纳米级纤维素纤维。

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树木是生产原材料的天然光化学工厂,其产品还包括有相当大潜在利用价值的纳米级纤维素纤维。由此产生的林产品工业在美国国民经济中是不可忽视的一部分。要强化美国林产品工业的发展,以及提升维护森林的能力,就必需应用于新技术,而纳米技术的应用于和发展为林产品工业获取了较好的发展前景。  1.纳米材料   由于纳米材料一般来说具备新的属性,因此可利用纳米材料研发全新的或增强型的木质产品和材料,并开发新方法和新工艺生产纳米产品和材料。

例如,利用其它行业生产的新型纳米材料提升当前林产品的性能;利用木材生产的纳米材料生产具备革命性的强度、光学性能、电学性能及化学性能的材料;其它行业生产的纳米材料可与木材派生的纳米材料结合,生产具备不可思议的质量和性能的新型材料。纳米材料的发展前景还包括以下几个方面:(1)研发具备更佳的防水、防潮、耐光和防腐性能的添加剂、涂层及改进木材;(2)研发具备类似结构和功能属性的生物复合材料,其特点在于可根据必须特制;(3)生产具备成本效益的新型产品,以替换不能再造的金属、塑料和陶瓷产品;(4)研发新的预处理方法,以替换所含重金属的木材处置技术;(5)研发能测量强度、温度、湿度或能检测腐化及即时损毁情况的智能木质产品;(6)提升将生物质转化成为燃料和能源的生产工艺水平。

  纳米技术对生产新一代经济可持续的木质材料至关重要,需要符合社会对身体健康森林的拒绝。美国林务局林产品实验室仍然致力于纳米技术的研发和应用于研究,他们指出,纳米技术可使林产品工业从资源密集型产业变为科学知识密集型产业。因此,纳米技术的研发是美国森林与林产品研究的焦点。

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2.单体复合材料与纳米增强材料   木材是一种天然的复合材料,其成分还包括纤维素、半纤维素及木质素。同时,木材也是由纳米纤维、微纤维、管胞、导管分子及薄壁组织细胞构成的复合材料。木材和木质产品更加多地与非木质产品结合联合生产复合材料。新的纳米材料为林产品工业提高现有复合材料产品与生产低价值、高性能的新型复合材料产品获取了一个极佳机会。

纳米材料与纳米技术的研发和用于协助林产品生产者增加对材料和能源的消耗;强化木材和木质复合材料的功能;提升生产工艺效率,协助林产品工业构建可持续性和维持活力。3.细胞壁纳米技术   细胞壁是要求木材和木质纤维材性性能的主要因素,因此细胞壁纳米技术的研究所注目的领域是理解和利用细胞壁强化的结构和工艺。木材细胞壁是构成林产品工业和可再生资源的基础。

细胞壁包括了独有的纳米生产蛋白复合物,可利用活性简化的葡萄糖组合成纤维素纳米纤维。纤维素纳米纤维模数是碳纳米管模数的1/4~1/5,并且是天然分解的,不消耗能源,不必须经过高温加工。  近年来,对细胞壁成分间交互作用的研究,以及认识到细胞壁的装配是经过基因编码的,均解释细胞壁的构成必不可少极为仪器的纳米加工程式。

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研究指出,有所不同物种、有所不同的组织及有所不同细胞的细胞壁具有有所不同的分子和纳米结构。目前,人们对木本植物细胞壁的自身结构、分子多样性及生物进化和结构装配的机制的了解还很粗浅。强化对植物细胞壁本质和涉及纳米加工程式的了解为林产品工业的发展带给了挑战,获取了绝好的机会。

适当的,必须加剧对木质纤维素的纳米次序和装配的了解。利用细胞壁纳米技术可以在转基因植物内掌控木质纤维素的结构;可以用全新的方式用于木质及其构成成分;可以为生物仿生纳米级生产工艺获取系统原型,以全新的方式生产材料。可以意识到,未来的材料生产过程是必要与蛋白质,在细胞外纳米维度上生产纤维和复合材料。这种方法不会很大地转变木质产品的生产,减少能源消耗,缓减去木质素过程。

2.三维结构纤维板   在美国的许多森林中,可燃物负荷非常低,是森林火灾的隐患。其原因是不易再次发生火灾的林分一般来说距离传统的木材市场非常近,或者森林中能生产的木材经济价值不低,其售价还无法缴纳砍伐费用。


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