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超級木材可替代合金

作者:笑笑    欄目:財經    來源:西部熱線    發布時間:2018-02-16 16:22

科技日報北京2月8日電 (記者張夢然)英國《自然》雜志8日發表了一項材料學最新進展:美國科學家研發出一種可以將天然木材制成高性能結構材料的全新簡易方法。這種新問世的密實木材,無論是強度、韌性,還是抗彈性能,都表現出眾,不但質量極輕,耐用度還幾乎高于目前所有結構金屬和合金。

一般而言,具有超凡力學性能的合成結構材料都比較重,有些對環境有害,有些制造成本高昂(如基于聚合物的復合材料和仿生復合材料)。相比之下,天然木材成本低、資源豐富,作為一種結構材料用于建筑和家具已有幾千年之久,且始終保持著重要地位。但是,木材的力學性能實在有限,通常不能滿足許多高級工程結構和應用的需要。

此次,美國馬里蘭大學一組研究團隊,開發出了一種在木材表面密實化之前處理木材的方法。這種木材表面的密實化,旨在大幅提高木材的尺寸穩定性和力學性能。一般在潮濕條件下,如果采用現有工藝處理,木材易發軟,但是該團隊所開發的方法卻不受影響。

研究人員表明,在熱壓前去除部分木質素和半纖維素成分,可以更加有效地壓縮木材,厚度減少80%,密度可達原來的3倍。徹底去除木質素和半纖維素會導致材質低劣,因此研究人員認為必須保留部分木質素以便黏合木材。通過這種方法制成的材料擁有極其出眾的強度、韌性和抗彈性能,而且防潮、輕質、加工簡單便宜,對環境的破壞小。

結構材料本身就對物理或化學性能有一定要求。而高性能結構材料,更要比傳統結構材料具備更好的耐高溫性、抗腐蝕、高延展等特性,其“家族成員”一般都是鈦、鎂、鋯等。天然木材雖然長相漂亮,資源獲取也便捷,但在性能上實在不夠瞧。此次科學家采取新技術壓縮處理,讓木材不但躋身其中,還力壓一眾金屬,可謂打開了新一代高性能結構材料的大門。

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