木材科学前沿

目录 前言 第1章 绪论 1 主要参考文献 3 第2章 木材超分子聚集体 4 2.1 超分子科学 4 2.2 木材科学领域的超分子科学 4 2.2.1 木材中的超分子聚集体 5 2.2.2 S1 层超分子聚集体空间结构 5 2.2.3 S2 层超分子聚集体空间结构 9 2.2.4 木材中的超分子组装 12 2.2.5 木材超分子聚集体薄层的分离 14 2.2.6 木材中的超分子调控 17 2.2.7 木材超分子智能化体系 17 2.3 木材超分子科学的定义、框架及研究意义 17 2.3.1 定义 17 2.3.2 框架 18 2.3.3 研究意义 18 2.4 木材超分子科学的研究内容 19 2.4.1 木材超分子结构解译 19 2.4.2 木材分子间相互作用 19 2.4.3 木材超分子体系构筑 20 2.5 木材超分子科学的产业应用 22 2.6 展望 23 主要参考文献 24 第3章 木材分子结构解译 26 3.1 量子学解译技术 26 3.1.1 量子学起源 26 3.1.2 薛定谔和量子化学 27 3.1.3 DFT 28 3.1.4 DFT 在木材分子结构解译中的应用 31 3.2 三维成像解译技术 35 3.2.1 三维成像解译技术的原理 35 3.2.2 三维成像技术在木材分子结构解译上的应用 36 3.3 纳米压痕解译技术 40 3.3.1 纳米压痕技术的原理 40 3.3.2 纳米压痕技术在木材分子结构解译上的应用 40 3.4 分子探针解译技术 44 3.4.1 分子探针技术的发展 44 3.4.2 分子探针技术的原理 45 3.4.3 分子探针技术在木材分子结构解译 中的应用 48 主要参考文献 50 第4章 木材仿生学 54 4.1 木材仿生学的诞展 54 4.2 木材仿生学的理论基础 55 4.2.1 木材的多尺度分级结构 55 4.2.2 木材的分级多孔结构 55 4.2.3 木材的智能调湿调能 56 4.2.4 木材的智能生物调能 57 4.2.5 木材的智能调能 58 4.2.6 木材是天然的气凝胶结构体 58 4.3 木材仿生学常用研究方法 59 4.3.1 低温水热共溶剂法 59 4.3.2 软印刷技术 59 4.3.3 溶胶-凝胶法 60 4.3.4 层层自组装法 60 4.3.5 化学镀法 60 4.4 木材仿能材料构建研究 61 4.4.1 木材仿生构建超疏水表面 61 4.4.2 木材仿生构建异质复合材料 61 4.4.3 木材仿生构建分级多孔氧化物 61 4.4.4 木材仿生构建木陶瓷 62 4.4.5 木材仿生构建木材-无机复合材料 62 4.4.6 木材仿生构建气凝胶材料 62 主要参考文献 63 第5章 木材拓扑学 66 5.1 拓扑学简述 67 5.1.1 拓扑学的起源 67 5.1.2 材料拓扑学概述 69 5.2 木材拓扑学相关研究 73 5.2.1 木材拓扑学的产生 73 5.2.2 木材中的拓扑结构 74 5.2.3 木材拓扑学的应用与发展 79 主要参考文献 87 第6章 特能木材 92 6.1 吸波木材 92 6.1.1 电磁波及其危害 92 6.1.2 吸波原理及吸波材料 93 6.1.3 能表征 94 6.1.4 木质基吸波材料 95 6.2 超疏水木材 104 6.2.1 超疏水木材的机制研究 104 6.2.2 超疏水木材的研究进展 108 6.2.3 超疏水木材的应用 109 6.3 木质基发光材料 122 6.3.1 概述 122 6.3.2 荧光及其简介 122 6.3.3 磷光及其简介 125 6.3.4 纤维素基发光材料 126 6.3.5 木质素基发光材料 133 6.3.6 发光木材 134 6.3.7 木质基发光材料的应用 136 6.4 透明木材 140 6.4.1 木材透明处理工艺 140 6.4.2 透明木材的结构与特 147 6.4.3能型透明木材 151 6.4.4 透明木材能拓展及应用 155 6.5 木材纳米发电机 160 6.5.1 纳米发电机简介 161 6.5.2 纳米发电机相关理论 161 6.5.3 木材的摩擦起电效应 163 6.5.4 木材的压电效应 165 6.5.5 木质基纳米发电机 165 6.5.6 木材纳米发电机的应用方向 168 6.5.7 未来新兴产业：智能家居 169 6.6 电催化木材 170 6.6.1 电催化与能源 170 6.6.2 电催化反应的基本规律 172 6.6.3 电催化反应的主要能参数 173 6.6.4 电催化木材的研究进展 177 6.6.5 电催化木材能的影响因素 179 6.6.6 电催化木材的应用 182 6.7 木材 185 6.7.1 概述 185 6.7.2 木材的力学能 190 6.7.3 木材的研究进展 192 6.8 储能木材 209 6.8.1 电储能木材 209 6.8.2 热能储存木材 220 6.9 柔折叠木 233 6.9.1 柔折叠木的超塑化机制 234 6.9.2 柔折叠木的典型制备工艺 235 6.9.3 柔折叠木的毛坯树种的选择 239 6.9.4 柔折叠木的能特点 240 主要参考文献 244 第7章 纳米纤维素 260 7.1 纳米纤维素的分类 262 7.1.1 纤维素纳米纤维 262 7.1.2 纤维素纳米晶 262 7.1.3 细菌纤维素 264 7.2 纳米纤维素的制备 264 7.2.1 纤维素纳米纤维的制备 264 7.2.2 纤维素纳米晶的制备 270 7.2.3 细菌纤维素的制备 275 7.3 纳米纤维素基产品 277 7.3.1 微粒 277 7.3.2 纤维 278 7.3.3 薄膜 279 7.3.4 气凝胶 280 7.4 纳米纤维素基产品的应用 281 7.4.1 纳米复合材料 281 7.4.2 光学应用 282 7.4.3 电子器件应用 284 7.4.4 能量储存和转化应用 287 7.4.5 环境应用 289 主要参考文献 290 第8章 木质气凝胶材料 303 8.1 气凝胶材料概述 303 8.1.1 气凝胶 303 8.1.2 无机气凝胶 303 8.1.3 有机气凝胶 304 8.1.4 生物质气凝胶 304 8.2 气凝胶制备技术 304 8.2.1 凝胶的制备 304 8.2.2 气凝胶干燥技术 305 8.3 木质纤维素气凝胶 308 8.3.1 概述 308 8.3.2 纳米纤维素气凝胶 309 8.3.3 再生木质纤维素气凝胶 312 8.4 木材气凝胶 319 8.4.1 木材气凝胶的制备原理 319 8.4.2 木材气凝胶的特与应用 320 8.4.3 具有自疏水、自光热能的弹木材气凝胶 321 主要参考文献 328 第9章 木材碳学 330 9.1 “双碳”目标与木材碳汇机制 330 9.1.1 “双碳”目标 330 9.1.2 木材碳汇机制 331 9.2 木材固碳 334 9.2.1 木材固碳量的计算方法 334 9.2.2 木材的生长条件与固碳量 337 9.2.3 木材材质与固碳量 340 9.3 木材储能 357 9.3.1 木材能量的形成 357 9.3.2 木材能量的利用 358 9.3.3 木材碳储量与木材能量 358 9.3.4 木材发热量的影响因素 359 9.4 木材固碳周期的评价 361 9.4.1 木材固碳与排碳 361 9.4.2 木制品和木结构建筑固碳 362 9.4.3 木制品生命周期碳排放评价 365 主要参考文献 368 第10章 木材增材制造 373 10.1 增材制造技术 373 10.1.1 增材制造技术分类 373 10.1.2 木材增材制造概念的提出 376 10.2 木质聚合物 3D 打印复合材料 377 10.2.1 概况 377 10.2.2 制备方法 377 10.2.3 测试与表征 378 10.2.4 能与形成机制 378 10.3 导电木质聚合物 3D 打印复合材料 387 10.3.1 制备方法 387 10.3.2 测试与表征 387 10.3.3 能与形成机制 388 10.4 变色木质聚合物 3D 打印复合材料 389 10.4.1 制备方法 390 10.4.2 测试与表征 390 10.4.3 能与形成机制 390 10.5 热响应形状记忆木质聚合物 3D 打印复合材料 394 10.5.1 概况 395 10.5.2 制备方法 395 10.5.3 测试与表征 396 10.5.4 能与形成机制 396 10.6 光响应形状记忆木质聚合物 3D 打印复合材料 399 10.6.1 制备方法 399 10.6.2 测试与表征 400 10.6.3 能与形成机制 401 10.7 磁响应形状记忆木质聚合物 3D 打印复合材料 408 10.7.1 制备方法 408 10.7.2 测试与表征 409 10.7.3 能与形成机制 409 主要参考文献 414 第11章 仿生胶接与涂饰 418 11.1 胶黏剂与涂料的发展简史、挑战与趋势 418 11.2 仿生胶黏剂与涂料 420 11.3 仿生胶接与涂饰的黏附机制 420 11.3.1 本体交联机制 421 11.3.2 表界面黏附机制 421 11.4 仿生胶接与涂饰的表界面结构表征技术 423 11.5 仿生黏附材料的原料 423 11.5.1 植物组织中的儿茶酚 424 11.5.2 动物组织中的儿茶酚 424 11.5.3 微生物中的儿茶酚 425 11.5.4 小分子邻苯二酚化学物质 425 11.6 含邻苯二酚结构的动物黏附蛋白的制备 426 11.6.1 生物提取法和基因编辑法 426 11.6.2 氨基酸缩合法 426 11.7 含邻苯二酚结构的天然高分子基仿生黏附材料的制备 427 11.7.1 生物法 427 11.7.2 物理法 428 11.7.3 化学法 428 11.8 含邻苯二酚结构的合成高分子基仿生黏附材料的制备 432 11.8.1 儿茶酚基低分子量单体的聚合反应 432 11.8.2 儿茶酚基化合物能高分子的化学接枝 436 11.9 仿生水聚乙烯醇黏附材料 438 11.9.1 合成 438 11.9.2 能 438 11.9.3 在胶合板上的应用 447 11.9.4 在刨花板上的应用 457 11.9.5 作为木材涂层的应用 461 11.10 仿生涂层-纤维素纳米纤维复合材料 465 11.10.1 纤维素纳米纤维表面仿生涂层的构建 465 11.10.2 仿生涂层的构建机制 466 11.10.3 仿生复合气凝胶材料 469 11.10.4 仿生气凝胶的油污吸附能 469 主要参考文献 471