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木质材料研究现状与发展趋势
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, 通过光能利用二氧化碳、 水分和矿物等使自 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。 木材的形成是 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。
木材作为传统的材料, 一直为人类所利用。 随着自然资源和人类需求发生变 化和科学技术的进步, 木材利用方式从原始的原木逐渐发展到锯材、 单板、刨花、 纤维和化学成分的利用, 形成了一个庞大的新型木质材料家族, 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 重组材料,以及石膏刨花板、水泥刨花板、木/塑复合材料、木材/金属复合材 料、木质导电材料和木材陶瓷等木基复合材料。
木质材料在建筑、家具、包装、铁路等领域发挥着巨大的作用。在不可再生 资源日益枯竭、 人类社会正在走向可持续发展的今天, 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 - 重量比高和加 工能耗小等加工利用特性, 将为社会的可恃续发展做出显著贡献。 与其他材料相 比,木材具有多孔性、 各向异性、 湿胀干缩性、 燃烧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度地限制其副作用, 是木材科学家和工程技术 专家长期努力解决的主要问题。 近年来林学家也积极参与木材科学研究, 从树木 的遗传学角度认识和改良木材的基本特性。
-、木质材料的研究现状
木质材料的研究开发与资源、 经济和环境的发展密切相关, 木材学、 木材化 学加工学、木制品先进制造技术、木基复合材料、木质重组材料、木质生态环境 材料和木结构工程学等研究领域比较活跃。
木材学主要是用生物学理论研究树木生长的技术问题,重点研究木材材质、 材性与生物形成和加工利用的关系。 在提高木材形成速度的基础上, 重点研究分 子遗传标记、木素基因转移、 木素形成基因分离和克隆、 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, 提高木材基本性质的遗传稳定性; 研究树木立地条件、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; 研究木材生长应力的形成和释放; 以及研究开发立木染色和方 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,必须运用先进的科学理论和方法, 深入研究木材的微观结构、 成分及其与性能的关系, 为开发新的生物材料奠定科 学基础。重点研究领域有: 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;植物材料的基本特性与 细胞璧超微结构的关系; 与藻类、菌类细胞壁的形成和分解有关的各种酶的分布 和调节;定量化研究木材植物组织特征;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, 对无机矿物材料的促凝和缓凝作 用,可生物降解性。 如用热成像方法研究木材应力 -应变分布、 水分-应变的关系 以及木质