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近日，中國科學技術大學俞書宏院士團隊通過深入解析生物質微觀結構，提出了一種利用生物質天然納米結構的全新的生物質表面納米化策略，基于這種策略構筑了一種可持續新型各向同性仿生木材（“RGI-wood”）。該策略巧妙地利用了木屑等生物質中天然的纖維素納米纖維，將其暴露在木屑顆粒表面，并使其互相交聯從而構筑無需任何粘合劑的高性能人造木材。運用這種策略所制備的人造木材在各方向上具有相同的力學強度，且超越了實木材和傳統人造板。這種新型人造木材自下而上的制備方式使其在尺寸上將不受限制，可以克服大塊實木材料的稀缺性，大大拓寬了這類木質材料的應用范圍。另外，其還表現出優異的阻燃性性和防水性。在這種高性能人造木材中，微米級木屑顆粒的暴露著大量的納米尺度的纖維素纖維，這些納米纖維通過離子鍵、氫鍵、范德華力以及物理糾纏等相互作用結合在一起，微米級的木屑顆粒也被這些互相纏繞的納米纖維網絡緊密地結合一起形成高強度的致密結構，而無需添加任何粘結劑。這種結構特征帶來了高達170 MPa的各向同性抗彎強度和約10 GPa的彎曲模量，遠超天然實木的力學強度。此外，新型人造木材還顯示出優異的斷裂韌性，極限抗壓強度，硬度，抗沖擊性，尺寸穩定性以及優于天然木材的阻燃性。作為一種全生物基的環保材料，新型人造木材不僅不含任何粘結劑，還具有遠超樹脂基材料和傳統塑料的力學性能，因此具有非常廣泛的應用前景。 此外，這種由納米纖維構成的網絡也為制備木基納米復合材料提供了一種新途徑。通過將碳納米管（CNT）摻入木屑顆粒間的納米網絡當中，可以獲得導電智能人造木材，因碳納米管能夠在其中形成連續的三維網絡，因此其具有比傳統聚合物/碳納米管復合材料更好的導電網絡和更高電導率。基于這種智能人造木材的高導電性，它可以實現傳感、自發熱以及電磁屏蔽等多種應用。這種智能人造木材表現出了出色的電磁屏蔽性能（X波段超過90 dB），可以滿足精密電子儀器屏蔽標準的要求。這種智能人造木材還可以在1.75 V低電壓下（約等于兩節五號電池的電壓）實現自發熱，可在5分鐘內升至60攝氏度，這種在低電壓下即可自發熱木材可有效地確保自加熱設備的安全性，同時減少能耗。 這項研究提出了一種生物質顆粒表面納米化方法和策略，可用于構筑全生物質，不含任何粘結劑，具有優異的力學性能，可復合的新型人造木材。同時，這種全新的生物質表面納米化策略也可以擴展到其他生物質（例如，樹葉、稻草和秸稈等），并可以實現多功能化，有望用于制造一系列綠色全生物質的可持續結構材料，將進一步推動人造板行業向綠色、環保和低碳方向發展。

項目成果/簡介:近日，中國科學技術大學俞書宏院士團隊通過深入解析生物質微觀結構，提出了一種利用生物質天然納米結構的全新的生物質表面納米化策略，基于這種策略構筑了一種可持續新型各向同性仿生木材（“RGI-wood”）。該策略巧妙地利用了木屑等生物質中天然的纖維素納米纖維，將其暴露在木屑顆粒表面，并使其互相交聯從而構筑無需任何粘合劑的高性能人造木材。運用這種策略所制備的人造木材在各方向上具有相同的力學強度，且超越了實木材和傳統人造板。這種新型人造木材自下而上的制備方式使其在尺寸上將不受限制，可以克服大塊實木材料的稀缺性，大大拓寬了這類木質材料的應用范圍。另外，其還表現出優異的阻燃性性和防水性。在這種高性能人造木材中，微米級木屑顆粒的暴露著大量的納米尺度的纖維素纖維，這些納米纖維通過離子鍵、氫鍵、范德華力以及物理糾纏等相互作用結合在一起，微米級的木屑顆粒也被這些互相纏繞的納米纖維網絡緊密地結合一起形成高強度的致密結構，而無需添加任何粘結劑。這種結構特征帶來了高達170 MPa的各向同性抗彎強度和約10 GPa的彎曲模量，遠超天然實木的力學強度。此外，新型人造木材還顯示出優異的斷裂韌性，極限抗壓強度，硬度，抗沖擊性，尺寸穩定性以及優于天然木材的阻燃性。作為一種全生物基的環保材料，新型人造木材不僅不含任何粘結劑，還具有遠超樹脂基材料和傳統塑料的力學性能，因此具有非常廣泛的應用前景。 此外，這種由納米纖維構成的網絡也為制備木基納米復合材料提供了一種新途徑。通過將碳納米管（CNT）摻入木屑顆粒間的納米網絡當中，可以獲得導電智能人造木材，因碳納米管能夠在其中形成連續的三維網絡，因此其具有比傳統聚合物/碳納米管復合材料更好的導電網絡和更高電導率。基于這種智能人造木材的高導電性，它可以實現傳感、自發熱以及電磁屏蔽等多種應用。這種智能人造木材表現出了出色的電磁屏蔽性能（X波段超過90 dB），可以滿足精密電子儀器屏蔽標準的要求。這種智能人造木材還可以在1.75 V低電壓下（約等于兩節五號電池的電壓）實現自發熱，可在5分鐘內升至60攝氏度，這種在低電壓下即可自發熱木材可有效地確保自加熱設備的安全性，同時減少能耗。 這項研究提出了一種生物質顆粒表面納米化方法和策略，可用于構筑全生物質，不含任何粘結劑，具有優異的力學性能，可復合的新型人造木材。同時，這種全新的生物質表面納米化策略也可以擴展到其他生物質（例如，樹葉、稻草和秸稈等），并可以實現多功能化，有望用于制造一系列綠色全生物質的可持續結構材料，將進一步推動人造板行業向綠色、環保和低碳方向發展。

產品詳細介紹木材干燥設備（微波木材干燥設備）木材干燥方法大體可以分為機械干燥，化學干燥和熱力學干燥這三種。木材的干燥是木制品重要的工藝環節，起能耗約占木制品生產總能耗的好大一部分，對木材進行正確合理的干燥處理，既保證了對木材的合理應用，又保證了木材制品的質量，節約木材，木材干燥的目的和作用歸納起來有以下幾個方面。1. 防止木材變形，開裂，提高木材尺寸的穩定性，保障木制的尺寸，形狀穩定，經久耐用。2. 提高木材和木制品零件的強度。木材的強度隨木材含水率的降低而提高。3. 預防木材變質腐朽，一般情況下，當木材含水率低于20%和高于100%時，可以避免病菌和昆蟲的危害。4. 減輕木材的質量，以提高車輛的運輸能力。5. 提高木材的使用年限。木材的構造及分類  木材是一種非均質管狀細胞構成的有限膨脹膠體，具有變異性和異向。木材的干燥特性和木材構造有密切的關系。木材的種類很多，其構造既有共性又有差異，這些差異是用戶選擇干燥設備和制定干燥工藝時，必須注意的問題。   所有的木材可歸納為針葉林和闊葉林倆類。（1） 針葉林  如紅松，油松，側柏，水杉，冷杉等樹種樹葉形狀類似針，稱為針葉材，這類木材橫切面上有看不見導管又叫無孔材，由于這類木材中的多數材質較軟，又稱軟材。（2） 闊葉林 如楊，椴，槐。柳等這些樹種葉扁平寬闊。故稱闊葉材。又可以分為闊葉軟材和闊葉硬材。木材中的水分主要來源  木材中水分主要來源于把土壤中的水分通過樹干輸送到樹葉，所以樹干里含大量的水分。當活樹被伐到并鋸成各種規格的鋸材后，水分的一部分或大部分仍然保留在木材內部，這就是木材水分的主要來源。木材的干縮，變形與密度   木材含水率在周圍氣候條件的影響不斷發生變化，含水率的增減將導致木材的體積和尺寸的改變。當細胞的自由水減少時，木材的尺寸不改變。隨著吸著水的增加發生木材膨脹，隨著吸著水減少發生干縮。  干縮和濕脹的程度隨著吸著水排出量和吸收量大制按比例的增減，而且與木材的密度相關。由于木材弦，徑，縱向干縮不一，進而導制木材的開裂和變形。木材的干縮規律：弦向大，徑向其次，縱向最小。干燥過程中水分的蒸發和移動  木材內的水分的排除取決于倆種物理現象，及木材表面的水分蒸發和木材內部水分的移動。木材表面水分蒸發的阻力較小，其蒸發速率取決于外界加熱方法，相對濕度，及空氣壓力。  木材具有大小差異的懸殊而相互聯系的大毛細管和小毛細管系統組成，因此，水分不可能只以一種形式貫串倆類系統簡單的移動。可以設想木材內部水分的遷移的模式：A 細胞腔內自由水蒸發掉一部分：B 較熱處的細胞壁內的吸著水，在熱能引起的蒸汽壓力差的作用下，開始解吸，并向細胞腔內部移動，以水蒸汽的形式擴散入腔內，在較冷的細胞壁凝結：C 一部分凝結水轉化為吸著水，另一部分凝結水成為自由水，并憑借毛細管張力差的作用通過紋孔傳遞入相鄰的細胞腔。   影響木材水分遷移速度的因素很多，它與木材的溫度，內外的含水率茶，壓差，木材的紋理方向，木材的構造及板材類型等很多因素有關。當木材的溫度升高，內外含水率梯度和壓差增加時，水分移動速度加快，當溫度高于50度時，木材順紋方向的水分移動速度比橫紋方向快5-8倍，弦向板比徑向板的水分移動快20%-50%，同時邊材比心材的水分移動快，密度小的比密度大木材水分移動大。木材的干燥缺陷   在木材干燥過程中會產生各種缺陷，這些缺陷大多數能夠防止和減輕的。與干燥缺陷有關的因子是木材干燥的條件，木材密度，干縮率，水分移動的難易程度以及材料抵抗變形能力等。在同一干燥條件下，木材的密度越大，越容易開裂。木材干燥過程中若干燥工藝不當，將會使木材干燥不均勻，產生殘余應力和塑化固定變形，從而引起一系列干燥缺陷，常見的干燥缺陷有初期開裂，彎曲變形，皺縮，變色等。木材微波干燥的優點  微波干燥熱量不是從木材外部傳入的，而是在干燥木材內部直接發生的。木材沿整個厚度同時熱透，且熱透所需的時間與木材厚度無關。木材在電磁場中加熱時，但由于表面有的熱損失以及水分的蒸發，實際上木材內部的溫度高于表面。因此，微波干燥水的沸點時，木材中還產生相當大的超壓水蒸汽壓力，更加速了水分由內向外的移動。因此，微波干燥的速度比普通對流加熱干燥快的多。  微波干燥時，木材的內應力一般比普通對流干燥小。原因是沿木材厚高的含水率梯度比對流干燥的小，另外，木材在整個厚度上同時熱透，提高了可塑性，也使內應力減小。從而提高了干燥質量。現有微波木材干燥設備（也稱木材微波干燥設備）類型：   1 隧道式微波木材干燥設備   設備在常壓情況使用，采用244松下磁控管，采用流水線結構，熱源可控，功率可調，溫度可調節，采用自動控溫度裝置，可以微調。采用不銹鋼外殼，傳送無級調速。木材干燥均勻，干燥速度快，開裂少，木材不變色。   送料方法：自動輸送進料。適合產品：   木板， 木皮，木條，方木，膠合板，纖維板，竹條，木筷子，木衣架干燥滅霉殺蟲。   2 窯式微波烘房及窯式微波烘干設備 設備采用微波和熱風相結合的方法，微波四周耦合饋入，均勻排布，熱風采用均勻對流式，本設備的優點是木材內外同時加熱，干燥均勻，微波功率可調節，熱風溫度可調節，采用自動控制溫裝置，干燥溫度穩定，干燥后木材成品好，干燥時間自動可控。輸送方式：手推車送料。本設備適合：厚木板，方木，圓方，硬度高的木材干燥。3 微波真空干燥設備及木材真空微波干燥設備   本設備采用微波加熱，采用在負壓條件下，水的沸點溫度低，水變成蒸汽溫度低，干燥溫度低，溫度可調節，真空度可調節，微波功率可調節。采用PLC全智能化控制，溫度自動可以控制，干燥時間自動可控，干燥溫度低。   輸送方式：手推車輸送 適合木材：紅木，紫檀木等高檔木材干燥。

融入空間自由度，力學，生物，仿生步態等諸多跨學科知識。

本成果突破高速圖像采集與處理、基于深度學習的精準識別、高速噴碼機構設計、高集成度系統設計等關鍵技術，研發了木材智能檢尺裝備和系統，實現了基于人工智能、大數據、互聯網等技術的智能木材檢尺作業，降低了對專業人員的依賴，提高了工作效率和精度，降低了勞動強度和成本，大大提升了行業的智能化水平，并在山東海關等地進行了實際測試和推廣應用，在次基礎上未來形成一整套涵蓋理貨、檢尺、發貨等業務的一體化智能平臺，具有重要的社會效益和經濟價值。 一、項目分類 關鍵核心技術突破 二、技術分析 針對我國每年約六千萬立方米進口原木檢尺過程中存在的人工重復勞動強度大、成本高、數據的客觀性和準確性受質疑等問題，突破高速圖像采集與處理、基于深度學習的精準識別、高速噴碼機構設計、高集成度系統設計等關鍵技術，研發了木材智能檢尺裝備和系統，實現了基于人工智能、大數據、互聯網等技術的智能木材檢尺作業，降低了對專業人員的依賴，提高了工作效率和精度，降低了勞動強度和成本，大大提升了行業的智能化水平，并在山東海關等地進行了實際測試和推廣應用，在次基礎上未來形成一整套涵蓋理貨、檢尺、發貨等業務的一體化智能平臺，具有重要的社會效益和經濟價值。

該技術通過一系列改性技術，對木材進行物理、化學處理，可以改善和克服人工林木材干縮濕脹大、尺寸穩定性差、易變色、易燃、不耐腐、不耐磨等缺陷，同時賦予木材某些特殊的功能，使低檔木材高檔化，有效地利用木材，延長木材的使用壽命。這對我國建設資源節約型社會和保護環境，具有重要的戰略意義。該技術生產的木材可廣泛應用于裝飾材料，家具材料，建筑材料等等。發展人工用材林，代替天然林使用，我國正在熱火朝天的行動，世界各國也在緊鑼密鼓的進行。新西蘭就已經對世界宣布，木材利用全部實現以人工林代替天然林。人工

常用的木材膠粘劑包括酚醛樹脂膠粘劑、脲醛樹脂膠粘劑、三聚氰胺樹脂膠粘劑、聚醋酸乙烯乳液膠粘劑、水溶性三聚氰胺與聚乙烯醇混合膠粘劑等。脲醛樹脂因絕緣性能好，耐磨性極佳，價格便宜，它是膠粘劑中用量最大的品種。特別是在木材加工業各種人造板的制造中，脲醛樹脂及其改性產品占膠粘劑總用量的90%左右。用脲醛樹脂生產的人造板在制造和使用過程中存在著甲醛釋放的問題，引起環境污染。丙烯酸酯及其共聚

常用的木材膠粘劑包括酚醛樹脂膠粘劑、脲醛樹脂膠粘劑、三聚氰胺樹脂膠粘劑、聚醋酸乙烯乳液膠粘劑、水溶性三聚氰胺與聚乙烯醇混合膠粘劑等。脲醛樹脂因絕緣性能好，耐磨性極佳，價格便宜，它是膠粘劑中用量最大的品種。特別是在木材加工業各種人造板的制造中，脲醛樹脂及其改性產品占膠粘劑總用量的90%左右。用脲醛樹脂生產的人造板在制造和使用過程中存在著甲醛釋放的問題，引起環境污染。丙烯酸酯及其共聚乳液，醋酸乙烯

"一種自上而下的新方法，直接利用木材，只需兩步即獲得了各向同性的透明紙： 1. 去除木質素以消除木質素中的有色基團對光的吸收； 2. 利用壓力將去除木質素的木片壓實，消除散射源達到光學均勻性和透明性。 此方法不再需要納米纖維素纖維的制備、分離和濃縮步驟，因此解決了傳統方法工藝復雜、耗時、耗水、耗能的問題。同時可推廣到利用草本原料制備透明紙，如竹子、草等，將進一步降低透明紙的成本。"

以酶類結構的金屬卟啉為催化劑，模仿生物氧化歷程，突破溫和條件下高效、專一活化氧氣的技術難 題，實現高附加值含氧有機化物的合成，并致力于實現該技術的工業應用，填補國內外技術空白，從本質 上解決化工領域氧化過程的安全隱患。