木质功能材料的发展

木质功能材料的发展摘要：能源资源的匮乏和自然环境的严重破坏已是全球共同面临的问题。木材功能材料是在保持木材本身性能的前提下开发木材其它的功能，高值清洁利用农林剩余物等廉价资源制备木质功能材料是缓解资源、环境问题的有利手段。关键词：农林剩余物；木质功能材料；高值清洁利用1引言木材是四大建材之一，是一种古老而重要的生物质材料。木材具有天然性、强重比高、可加工性和多孔性等性质［1］。我国是一个缺林少绿、生态脆弱的国家，最新森林资源普查结果显示，我国森林资源覆盖面积约为2.08亿公顷，占全球的4.5%（排名第122位）；森林覆盖率不足22%，仅为全球森林覆盖面积的3.2%（排名第130位）［2］。国内木料依赖进口的高达50%，现有用材林可采伐面积和可采蓄积总和不足40%。木材可利用资源少，木材供需矛盾十分突出。当前，我国已是制造大国，若不妥善处理好木材原料匮乏问题，将会持续制约我国木材工业的发展。当今，能源资源的匮乏已是全球共同面临的问题。人类长期使用石油、矿产资源等，已对我们生存的自然环境造成了严重破坏。因此，我们急需寻找能解决能源短缺与环境污染双重问题的材料，而生物质材料的高附值利用恰好能缓解这个难题。生物质材料来源非常广泛，生活中常见的有原木、木屑、油料作物秸秆、棉花秆、玉米秸秆等，农林剩余物是其中的重要部分［3］。我国具有悠久的农耕文化，农产品种类、数量非常庞大，每年的农作物秸秆产量差不多高达7亿吨（其中可供收集利用的达6亿t）［4］。然而，大部分秸秆被燃烧、废弃或作肥料，不仅浪费了宝贵的木质资源，还对环境造成了一定的破坏。另外，林业剩余物的产量也不可小视，数量相当可观。据统计，每采伐100m3的原木可产生30m3的剩余物；竹木加工过程的剩余物接近20%［5］。国外将废弃木质材料称之为“第四种资源”。若能将我国的木材废弃物、农林剩余物、废旧木材产品等高效回收并通过一定技术手段制备成新材料，这相当可持续的营造出“隐形森林”。如何高效利用农林剩余物是诸多学者一直研究的重要课题。传统对生物质材料的处理主要是焚烧、饲料化和肥料化。这都没有把它的价值充分发挥出来。近年来，国内外农林废弃物的资源化利用技术得到了较大发展，以科技创新为发展驱动力，开辟农林剩余物高质清洁利用新途径将对我国"低碳经济”发展和建立"节约型社会”大有裨益。2木质功能材料功能材料是指通过生物、物理或化学等作用后具有特定功能的材料，比方说具有阻燃特性、屏蔽特性、防腐特性、超导体特性等等。木质功能材料的基材来源极其广泛，林业剩余物与农业剩余物等都可作为木质功能材料的基材，而这些基材都具有可再生、可再利用无污染等特征，且取材方便、廉价，即能解决农作物秸秆等木质废弃物的后续处理问题，又能变废为宝，充分利用其潜在价值，这也使它具有得天独厚的长处。木质材料属于绿色原料，随着人类资源日渐匮乏，其珍贵程度更日益增加，对于其废弃木质资源的再利用是未来发展的必然趋势，合理利用木质资源开创出具有一定功能的材料已成为当今急需解决的重要课题。木质功能材料是指以木质材料为基材与一种或多种增强材料或功能材料复合而成的一种新型材料，它具有一种或多种特定性功能。采用一定的科学技术手段将木质材料与其它物质做成复合材料，从而提高或优化木材本身的缺陷，并可开发出具备一定功能的材料，比如说防水、屏蔽、防霉变等新型功能，这样便为木质废弃物提供了更多可用之途，其使用价值将尽大可能的挖掘出来［6］，从本质上解决缓解人类资源紧张、环境污染双重问题的压力。发展多功能材料是现代材料科学研究的重点，也是解决人们日益增长物质文化需求的一个重要方法。与其他材料一样，作为世界四大材料的木材的多功能化的研究必然有着非常重要的意义。木材功能材料就是在保持木材本身性能的前提下开发木材其它的功能，如导电、防虫、阻燃、防潮、防水、、抗静电、防腐和隔声等。目前，防水防潮木材已经十分普遍，部分阻燃木材，抗静电木材也被陆续研究出来，木材的多功能化应用前景十分巨大。3木质复合材料的发展木质复合材料的研发最早起源于上世纪80年代，经过十几年时间的发展创出了一个新型产业，如当时开发出比较出色的木塑复合材料，其具有防腐防虫和较好的力学性能等功能，使其使用范围和寿命得到了极大的提高。在后续时间直至当今，各国对木塑复合材料研发都很关注，鼓励广大科研者不断开发出功能性更好的材料，同时也取得诸多成果［7］。我国对木质复合材料研究起步稍晚于国外，但也快速认识到发展优质复合材料对国民建设的重要意义，并在“九五”期间大力促进和鼓励了木质复合材料的研究，之后在一段时间中国内研发出了多种功能的木质复合材料［8］。华毓坤、傅峰［9］通过添加导电粉和导电液，由于电粉的填充作用和导电能力，成功制备出了高强度的导电胶合板。王西成等人［10］通过将正硅酸乙脂的陶瓷前驱体溶液注入木材中，通过一系列化学反应后形成了一种新型的纳米级功能陶瓷材料。商俊博［11］等人通过在木材化学镀铜技术手段，发现镀铜层的电磁屏蔽功能很强，从而研发出了一款具有高电磁屏蔽性能的功能材料。吴庆定［12］通过在木质粉末中添加一定的木质素，经过温压成形技术手段对原材料进行了改性，最后得到产品的静曲强度、压溃强度等力学性能都有显著的升高。4总结综上所述，目前科研工作者对木质功能材料研究方向较多，然而木材多功能化的研究工作仍然任重道远，使木材从单一功能向多功能发展，实现木材的高价值利用是现在我们所面临的一个重要课题。而目前以木材为基材制备出具有较高力学性能的木质功能材料研究尚少，在创新基础上开发出更多功能的木质功能材料已成为世界各国高技术竞争的战略要点之一。参考文献［1］ 李坚沐材科学［M］.北京高等教育出版社,1999.［2］ 国家林业局.第八次全国森林资源清查结果［J］.林业资源管理,2014(1):1~2.［3］ 鲍甫成.发展生物质材料与生物质材料科学［J］.林产工业,2008,35(4):3~7.［4］ 王栋,朱晓冬，刘冰，等.人造板饰面用稻草秸秆漂白工艺优化［J］.林业科技开发,2013,27(2):84~87.［5］ 徐扬，杜祥哲,齐英杰，等.浅析木材加工剩余物的利用途径［J］.林产工业,2015,42(5):40~44.［6］ 李坚.走向21世纪的木质复合材料［J］.世界林业研究,1995,(3):34~39.［7］ 王恺.面向21世纪中国木材工业的发展初探［J］.木材工业,1999,13(1);3~5.［8］ 张双保,赵立等.玻璃纤维增强三倍体毛白杨木质(纤维)复合材料的研究［J］.北京林业大学学报,2001,23(4):49~55.[9]华毓坤，傅峰.导电胶合板的研究林业科学,1995,31(3):254~259.[1