权威国防科技信息门户
国防科技大数据智能情报平台
DSTIS征订中
DPS国防术语智能定位系统
国外国防科技文献资料快报
公告:
DSTIS国防军工信息资源内网服务系统2019年征订开始  
新方法使得木材获得比许多钛合金更高的强度
2018-03-01
【据今日材料网站2018年2月26日报道】马里兰大学的研究人员开发出了一种“超级木材”,这种木材具有与很多钛合金相当的强度,同时兼顾了重量和成本,即轻质又便宜。采用这种工艺处理的木材,比天然木材强12倍,韧性高10倍,为各类结构材料提供了潜在的替代选择。
天然木材价格底料且储量丰富,采用木材经过设计成为轻质高性能材料,以改进或替代目前使用的材料,是非常有前途的一种方法。这项研究成果日前发表在《自然》期刊中,编号[Song et al. Nature(2018)DOI:10.1038 / nature25476]。研究人员采用了一种简单的方法,将块状天然木材直接转化为高性能结构材料,使其强度、韧性和防弹性增加10倍以上。
虽然此前已经开发出了一系列方法,在致密化之前对木材进行预处理,例如使用蒸汽、加热、氨和冷轧等,但这些方法往往只会软化木材结构而不改变其化学组成,这导致木材致密化不完全,仅能适度增强木材的机械性能。与传统方法不同,新型工艺是基于两步法完成,它结合了化学改性,通过沸腾和热压的过程,从天然木材中部分去除木质素和半纤维素。由此产生的木材具有超高的致密程度和层压结构,其内部交织的细胞壁结构完全塌陷,不存在任何空隙,表现出极高的抗拉强度,在潮湿环境的影响下也非常稳定。
在测量这种高度致密木材的机械性能时,研究团队发现它与钢强度相当,但重量减轻了6倍;若要将其折断破坏,需要使用比天然木材多10倍的断裂能量;此外,它甚至还可以在工艺早期阶段实现弯曲或成型。研究人员通过射击试验,对比经过全新处理的木材与天然木材——当子弹直接穿过天然木材时,拥有极高致密性的新型木材则没有被打穿。
人工合成结构材料往往太重,不环保,或者难以生产,因此不具备成本效益,但是这种新方法被证明对不同类型的木材有益。正如项目联合负责人Teng Li所说:"这项研究的结果不仅证明了天然木材的机械性能可以显着提高,而且为高性能、低成本、可持续发展的结构材料提供了一个有前途的解决方案。"
这种致密的木材可以在轻质车辆、低碳木质结构建筑、高档家具和航空航天领域中用作结构材料,提供更好的性能并更加环保。该团队目前正在探索这种材料的潜在集成应用前景。(中国航空工业发展研究中心 陈济桁)

相关新闻

DSTIS 国防科技工业信息服务系统
中国核科技信息与经济研究院 中国航天系统科学与工程研究院 中国航空工业发展研究中心
中国船舶工业综合技术经济研究院 中国船舶信息中心 北方科技信息研究所 工业和信息化部电子科学技术情报研究所
DSTI简介 | 大事记 | 网站动态 | 产品介绍 | 广告服务 | 客户服务 | 联系方式 | 共建单位 | 合作媒体  
国防科技信息网 dsti.net © 2006 - 2020 版权所有 京ICP备10013389号