利用“水沖擊”技術創(chuàng)造多功能可塑木材，強度增加6倍

天然木材已經(jīng)擁有比其他材料更低的生命周期成本，并且是一種天然的堅固、輕質(zhì)和耐用復合材料，如果其特性和功能能夠得到改善，它可以為常用的聚合物、金屬和合金提供有吸引力的替代物。

近日，登上《科學》雜志的封面故事中，介紹了一種創(chuàng)新的技術發(fā)展，使用快速的“水沖擊”工藝，能夠創(chuàng)造出堅固和可塑的木材。

提取木質(zhì)素（即一種將木材內(nèi)的細胞壁結(jié)合在一起并賦予其強度的聚合物）使其軟化，然后通過蒸發(fā)關閉纖維后，研究小組通過用水“沖擊”使木材重新膨脹起來。

研究人員解釋，快速的水沖擊過程，形成了一個明顯的部分開放皺紋細胞壁結(jié)構(gòu)，為壓縮提供了空間以及支持高應變的能力，使材料可以輕松折疊和成型。由此產(chǎn)生的3D-成型木材比起始木材強6倍，可與廣泛使用的輕質(zhì)材料如鋁合金相媲美。

然后，這種“可塑木”可以被折疊成不同的形狀，在形成最終產(chǎn)品之前設置為干燥。加工后木材的顯著可折疊性源于其皺褶的細胞壁結(jié)構(gòu)，它可以承受嚴重的折疊而不斷裂。

這種開發(fā)先進木質(zhì)材料的突破性方法，將推動木質(zhì)產(chǎn)品和市場創(chuàng)新，作為一種可持續(xù)的解決方案，取代許多不可持續(xù)的結(jié)構(gòu)材料并應對氣候變化。它還將促進減輕森林疏伐成本，以實現(xiàn)健康的森林管理，有望減少野生災難性的森林火災。

研究人員引入了一種巧妙的手段，在微觀上將木材自然形成的直壁細胞結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)椴ɡ诵蔚氖诛L琴式幾何結(jié)構(gòu)。其結(jié)果是一種不尋常的、高強度的木材形式，既靈活又可塑，為這一非常古老的材料類別開辟了新的應用。

題為Lightweight, strong, moldable wood via cell wall engineering as a sustainable structural material的相關研究論文發(fā)表在《科學》上。

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論文原文：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abg9556

標簽： 利用 沖擊 水沖擊 技術