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木質(zhì)材料研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(1)
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木材由裸子植物和被子植物的樹木產(chǎn)生，具有豐富的生物多樣性。樹木生長是一個復雜而協(xié)凋的生物化學過程，通過光能利用二氧化碳、水分和礦物等使自身發(fā)育成一個粗大的有機體，木材就是樹木營養(yǎng)生長的主要產(chǎn)物。木材的形成是吸收二氧化碳、固碳并釋放氧氣的過程，有利于改善生態(tài)環(huán)境。
木材作為傳統(tǒng)的材料，一直為人類所利用。隨著自然資源和人類需求發(fā)生變化和科學技術的進步，木材利用方式從原始的原木逐漸發(fā)展到鋸材、單板、刨花、纖維和化學成分的利用，形成了一個龐大的新型木質(zhì)材料家族，如腔合板、刨花板、纖維板、單板層積材、集成材、重組木、定向刨花板、重組裝飾薄木等木質(zhì)重組材料，以及石膏刨花板、水泥刨花板、木／塑復合材料、木材／金屬復合材料、木質(zhì)導電材料和木材陶瓷等木基復合材料。
木質(zhì)材料在建筑、家具、包裝、鐵路等領域發(fā)揮著巨大的作用。在不可再生資源日益枯竭、人類社會正在走向可持續(xù)發(fā)展的今天，木材以其特有的固碳、可再生、可自然降解、美觀和凋節(jié)室內(nèi)環(huán)境等天然屬性，以及強度-重量比高和加工能耗小等加工利用特性，將為社會的可恃續(xù)發(fā)展做出顯著貢獻。與其他材料相比，木材具有多孔性、各向異性、濕脹干縮性、燃燒性和生物降解性等獨特性質(zhì)，如何更好地利用這些特性和最大限度地限制其副作用，是木材科學家和工程技術專家長期努力解決的主要問題。近年來林學家也積極參與木材科學研究，從樹木的遺傳學角度認識和改良木材的基本特性。
－、木質(zhì)材料的研究現(xiàn)狀
木質(zhì)材料的研究開發(fā)與資源、經(jīng)濟和環(huán)境的發(fā)展密切相關，木材學、木材化學加工學、木制品先進制造技術、木基復合材料、木質(zhì)重組材料、木質(zhì)生態(tài)環(huán)境材料和木結構工程學等研究領域比較活躍。
1.木材學
木材學主要是用生物學理論研究樹木生長的技術問題，重點研究木材材質(zhì)、材性與生物形成和加工利用的關系。在提高木材形成速度的基礎上，重點研究分子遺傳標記、木素基因轉移、木素形成基因分離和克隆、木材主要性質(zhì)的基因定位、木材纖維分子數(shù)量遺傳學等遺傳改良技術，提高木材基本性質(zhì)的遺傳穩(wěn)定性；研究樹木立地條件、初植密度、施肥、間伐、修枝等樹木生長改良條件對木材性質(zhì)和質(zhì)量的影響；研究木材生長應力的形成和釋放；以及研究開發(fā)立木染色和方形樹的培育技術。
隨著木材資源從以天然林為主向人工林轉變，竹材、藤材和其他禾本、草本植物資源已成為木材資源的重要補充，因此，必須運用先進的科學理論和方法，深入研究木材的微觀結構、成分及其與性能的關系，為開發(fā)新的生物材料奠定科學基礎。重點研究領域有：人工林木材的幼齡材與天然林木材的成熟材的比較生物學、比較解剖學、比較物理學、比較化學和比較力學；植物材料的基本特性與細胞璧超微結構的關系；與藻類、菌類細胞壁的形成和分解有關的各種酶的分布和調(diào)節(jié)；定量化研究木材植物組織特征；木材生物活性物質(zhì)的抗菌性、抗蟲性、抗癌性、香味，對動物的生理作用和藥理作用，對無機礦物材料的促凝和緩凝作用，可生物降解性。如用熱成像方法研究木材應力-應變分布、水分-應變的關系以及木質(zhì)材料均勻性；用非線性理論研究木材流體流動機理；用輥壓／水壓和熱定型技術，對軟質(zhì)木材進行硬化定型處理；用計算機視覺技術對木材分等級、檢測木材表面質(zhì)量和缺陷；開發(fā)無損檢測技術，提高變異性較大的木材的使用安全性；用ｘ射線成像方法檢測木材蟲害程度和防蟲效果；用動力學方法檢測木材的彈性力學性質(zhì)；用紅外線檢測方法監(jiān)測城市古樹的穩(wěn)定性等。
2.木材化學加工學
木材化學處理方法研究特別注重安全性和經(jīng)濟性，綜合考慮毒性、效力、溶解性和適用性，從木材的使用前處理延伸到加工前處理和使用后修復。重點研究的領域有：無毒抗流失硼制劑的固著性，開發(fā)快速透人型低有機揮發(fā)物的水基殺蟲劑和殺菌劑（膏劑、乳液、硼棒、蒸氣等形式）；研究透氣性木材涂料；提煉并合成木材天然防腐劑；引人生物防護技術，研究木材共生菌對木腐菌的抑制作用；木質(zhì)防火材料從難燃擴大到準不燃。
木材化學利用技術擴展到氣化、液化、塑化、化學改性、漂白、染色，以及木材成分的利用及非木材植物材料的利用。重點研究植物高分子的結構和物理性能的關系；酶在植物材料轉換中的作用；纖維素和木素均為碳水化合物，將大分子裂解為人體酶可降解的小分子，有可能開發(fā)出新的木本飼料；將木素進行堿抽提和酸中和后，可以制取木素碳纖維（圖1）；用強酸、酚類或多烴基醇使木材液化，可以充分利用廢棄木材，其產(chǎn)物可以作為多涇基化合物直接制蚤新的可生物降解的泡沫材料和酚醛樹脂，部分取代石油產(chǎn)品，具有可生物降解的優(yōu)點。
3.木制品先進制造技術
木制品先進制造技術在傳統(tǒng)的木材機械加工學基礎上，不斷吸收機械、電子、信息及現(xiàn)代化管理技術等領域的成果，學科延伸擴大到木制品產(chǎn)品設
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