目錄
前言
第1章 緒論 1
主要參考文獻(xiàn) 3
第2章 木材超分子聚集體 4
2.1 超分子科學(xué) 4
2.2 木材科學(xué)領(lǐng)域的超分子科學(xué) 4
2.2.1 木材中的超分子聚集體 5
2.2.2 S1 層超分子聚集體空間結(jié)構(gòu) 5
2.2.3 S2 層超分子聚集體空間結(jié)構(gòu) 9
2.2.4 木材中的超分子組裝 12
2.2.5 木材超分子聚集體薄層的分離 14
2.2.6 木材中的超分子調(diào)控 17
2.2.7 木材超分子智能化體系 17
2.3 木材超分子科學(xué)的定義、框架及研究意義 17
2.3.1 定義 17
2.3.2 框架 18
2.3.3 研究意義 18
2.4 木材超分子科學(xué)的研究內(nèi)容 19
2.4.1 木材超分子結(jié)構(gòu)解譯 19
2.4.2 木材分子間相互作用 19
2.4.3 木材超分子體系構(gòu)筑 20
2.5 木材超分子科學(xué)的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用 22
2.6 展望 23
主要參考文獻(xiàn) 24
第3章 木材分子結(jié)構(gòu)解譯 26
3.1 量子學(xué)解譯技術(shù) 26
3.1.1 量子學(xué)起源 26
3.1.2 薛定諤和量子化學(xué) 27
3.1.3 DFT 28
3.1.4 DFT 在木材分子結(jié)構(gòu)解譯中的應(yīng)用 31
3.2 三維成像解譯技術(shù) 35
3.2.1 三維成像解譯技術(shù)的原理 35
3.2.2 三維成像技術(shù)在木材分子結(jié)構(gòu)解譯上的應(yīng)用 36
3.3 納米壓痕解譯技術(shù) 40
3.3.1 納米壓痕技術(shù)的原理 40
3.3.2 納米壓痕技術(shù)在木材分子結(jié)構(gòu)解譯上的應(yīng)用 40
3.4 分子探針解譯技術(shù) 44
3.4.1 分子探針技術(shù)的發(fā)展 44
3.4.2 分子探針技術(shù)的原理 45
3.4.3 分子探針技術(shù)在木材分子結(jié)構(gòu)解譯
中的應(yīng)用 48
主要參考文獻(xiàn) 50
第4章 木材仿生學(xué) 54
4.1 木材仿生學(xué)的誕生與發(fā)展 54
4.2 木材仿生學(xué)的理論基礎(chǔ) 55
4.2.1 木材的多尺度分級結(jié)構(gòu) 55
4.2.2 木材的分級多孔結(jié)構(gòu) 55
4.2.3 木材的智能性調(diào)濕調(diào)溫功能 56
4.2.4 木材的智能性生物調(diào)節(jié)功能 57
4.2.5 木材的智能性調(diào)磁功能 58
4.2.6 木材是天然的氣凝膠結(jié)構(gòu)體 58
4.3 木材仿生學(xué)常用研究方法 59
4.3.1 低溫水熱共溶劑法 59
4.3.2 軟印刷技術(shù) 59
4.3.3 溶膠-凝膠法 60
4.3.4 層層自組裝法 60
4.3.5 化學(xué)鍍法 60
4.4 木材仿生功能材料構(gòu)建研究 61
4.4.1 木材仿生構(gòu)建超疏水表面 61
4.4.2 木材仿生構(gòu)建異質(zhì)復(fù)合材料 61
4.4.3 木材仿生構(gòu)建分級多孔氧化物 61
4.4.4 木材仿生構(gòu)建木陶瓷 62
4.4.5 木材仿生構(gòu)建木材-無機(jī)復(fù)合材料 62
4.4.6 木材仿生構(gòu)建氣凝膠性材料 62
主要參考文獻(xiàn) 63
第5章 木材拓?fù)鋵W(xué) 66
5.1 拓?fù)鋵W(xué)簡述 67
5.1.1 拓?fù)鋵W(xué)的起源 67
5.1.2 材料拓?fù)鋵W(xué)概述 69
5.2 木材拓?fù)鋵W(xué)相關(guān)研究 73
5.2.1 木材拓?fù)鋵W(xué)的產(chǎn)生 73
5.2.2 木材中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 74
5.2.3 木材拓?fù)鋵W(xué)的應(yīng)用與發(fā)展 79
主要參考文獻(xiàn) 87
第6章 特殊功能木材 92
6.1 吸波木材 92
6.1.1 電磁波及其危害 92
6.1.2 吸波原理及吸波材料 93
6.1.3 性能表征 94
6.1.4 木質(zhì)基吸波材料 95
6.2 超疏水木材 104
6.2.1 超疏水木材的機(jī)制研究 104
6.2.2 超疏水木材的研究進(jìn)展 108
6.2.3 超疏水木材的應(yīng)用 109
6.3 木質(zhì)基發(fā)光材料 122
6.3.1 概述 122
6.3.2 熒光及其簡介 122
6.3.3 磷光及其簡介 125
6.3.4 纖維素基發(fā)光材料 126
6.3.5 木質(zhì)素基發(fā)光材料 133
6.3.6 發(fā)光木材 134
6.3.7 木質(zhì)基發(fā)光材料的應(yīng)用 136
6.4 透明木材 140
6.4.1 木材透明處理工藝 140
6.4.2 透明木材的結(jié)構(gòu)與特性 147
6.4.3 功能型透明木材 151
6.4.4 透明木材的功能拓展及應(yīng)用 155
6.5 木材納米發(fā)電機(jī) 160
6.5.1 納米發(fā)電機(jī)簡介 161
6.5.2 納米發(fā)電機(jī)相關(guān)理論 161
6.5.3 木材的摩擦起電效應(yīng) 163
6.5.4 木材的壓電效應(yīng) 165
6.5.5 木質(zhì)基納米發(fā)電機(jī) 165
6.5.6 木材納米發(fā)電機(jī)的應(yīng)用方向 168
6.5.7 未來新興產(chǎn)業(yè)：智能家居 169
6.6 電催化木材 170
6.6.1 電催化與能源 170
6.6.2 電催化反應(yīng)的基本規(guī)律 172
6.6.3 電催化反應(yīng)的主要性能參數(shù) 173
6.6.4 電催化木材的研究進(jìn)展 177
6.6.5 電催化木材性能的影響因素 179
6.6.6 電催化木材的應(yīng)用 182
6.7 超強(qiáng)木材 185
6.7.1 概述 185
6.7.2 木材的力學(xué)性能 190
6.7.3 超強(qiáng)木材的研究進(jìn)展 192
6.8 儲能木材 209
6.8.1 電儲能木材 209
6.8.2 熱能儲存木材 220
6.9 柔性折疊木 233
6.9.1 柔性折疊木的超塑化機(jī)制 234
6.9.2 柔性折疊木的典型制備工藝 235
6.9.3 柔性折疊木的毛坯樹種的選擇 239
6.9.4 柔性折疊木的性能特點(diǎn) 240
主要參考文獻(xiàn) 244
第7章 納米纖維素 260
7.1 納米纖維素的分類 262
7.1.1 纖維素納米纖維 262
7.1.2 纖維素納米晶 262
7.1.3 細(xì)菌纖維素 264
7.2 納米纖維素的制備 264
7.2.1 纖維素納米纖維的制備 264
7.2.2 纖維素納米晶的制備 270
7.2.3 細(xì)菌纖維素的制備 275
7.3 納米纖維素基產(chǎn)品 277
7.3.1 微粒 277
7.3.2 纖維 278
7.3.3 薄膜 279
7.3.4 氣凝膠 280
7.4 納米纖維素基產(chǎn)品的應(yīng)用 281
7.4.1 納米復(fù)合材料 281
7.4.2 光學(xué)應(yīng)用 282
7.4.3 電子器件應(yīng)用 284
7.4.4 能量儲存和轉(zhuǎn)化應(yīng)用 287
7.4.5 環(huán)境應(yīng)用 289
主要參考文獻(xiàn) 290
第8章 木質(zhì)氣凝膠材料 303
8.1 氣凝膠材料概述 303
8.1.1 氣凝膠 303
8.1.2 無機(jī)氣凝膠 303
8.1.3 有機(jī)氣凝膠 304
8.1.4 生物質(zhì)氣凝膠 304
8.2 氣凝膠制備技術(shù) 304
8.2.1 凝膠的制備 304
8.2.2 氣凝膠干燥技術(shù) 305
8.3 木質(zhì)纖維素氣凝膠 308
8.3.1 概述 308
8.3.2 納米纖維素氣凝膠 309
8.3.3 再生木質(zhì)纖維素氣凝膠 312
8.4 木材氣凝膠 319
8.4.1 木材氣凝膠的制備原理 319
8.4.2 木材氣凝膠的特性與應(yīng)用 320
8.4.3 具有自疏水、自光熱性能的彈性木材氣凝膠 321
主要參考文獻(xiàn) 328
第9章 木材碳學(xué) 330
9.1 “雙碳”目標(biāo)與木材碳匯機(jī)制 330
9.1.1 “雙碳”目標(biāo) 330
9.1.2 木材碳匯機(jī)制 331
9.2 木材固碳 334
9.2.1 木材固碳量的計算方法 334
9.2.2 木材的生長條件與固碳量 337
9.2.3 木材材質(zhì)與固碳量 340
9.3 木材儲能 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 木材碳儲量與木材能量 358
9.3.4 木材發(fā)熱量的影響因素 359
9.4 木材固碳周期的評價 361
9.4.1 木材固碳與排碳 361
9.4.2 木制品和木結(jié)構(gòu)建筑固碳 362
9.4.3 木制品生命周期碳排放評價 365
主要參考文獻(xiàn) 368
第10章 木材增材制造 373
10.1 增材制造技術(shù) 373
10.1.1 增材制造技術(shù)分類 373
10.1.2 木材增材制造概念的提出 376
10.2 木質(zhì)聚合物 3D 打印復(fù)合材料 377
10.2.1 概況 377
10.2.2 制備方法 377
10.2.3 測試與表征 378
10.2.4 性能與形成機(jī)制 378
10.3 導(dǎo)電木質(zhì)聚合物 3D 打印復(fù)合材料 387
10.3.1 制備方法 387
10.3.2 測試與表征 387
10.3.3 性能與形成機(jī)制 388
10.4 變色木質(zhì)聚合物 3D 打印復(fù)合材料 389
10.4.1 制備方法 390
10.4.2 測試與表征 390
10.4.3 性能與形成機(jī)制 390
10.5 熱響應(yīng)形狀記憶木質(zhì)聚合物 3D 打印復(fù)合材料 394
10.5.1 概況 395
10.5.2 制備方法 395
10.5.3 測試與表征 396
10.5.4 性能與形成機(jī)制 396
10.6 光響應(yīng)形狀記憶木質(zhì)聚合物 3D 打印復(fù)合材料 399
10.6.1 制備方法 399
10.6.2 測試與表征 400
10.6.3 性能與形成機(jī)制 401
10.7 磁響應(yīng)形狀記憶木質(zhì)聚合物 3D 打印復(fù)合材料 408
10.7.1 制備方法 408
10.7.2 測試與表征 409
10.7.3 性能與形成機(jī)制 409
主要參考文獻(xiàn) 414
第11章 仿生膠接與涂飾 418
11.1 膠黏劑與涂料的發(fā)展簡史、挑戰(zhàn)與趨勢 418
11.2 仿生膠黏劑與涂料 420
11.3 仿生膠接與涂飾的黏附機(jī)制 420
11.3.1 本體交聯(lián)機(jī)制 421
11.3.2 表界面黏附機(jī)制 421
11.4 仿生膠接與涂飾的表界面結(jié)構(gòu)表征技術(shù) 423
11.5 仿生黏附材料的原料 423
11.5.1 植物組織中的兒茶酚 424
11.5.2 動物組織中的兒茶酚 424
11.5.3 微生物中的兒茶酚 425
11.5.4 小分子鄰苯二酚化學(xué)物質(zhì) 425
11.6 含鄰苯二酚結(jié)構(gòu)的動物黏附蛋白的制備 426
11.6.1 生物提取法和基因編輯法 426
11.6.2 氨基酸縮合法 426
11.7 含鄰苯二酚結(jié)構(gòu)的天然高分子基仿生黏附材料的制備 427
11.7.1 生物法 427
11.7.2 物理法 428
11.7.3 化學(xué)法 428
11.8 含鄰苯二酚結(jié)構(gòu)的合成高分子基仿生黏附材料的制備 432
11.8.1 兒茶酚基低分子量單體的聚合反應(yīng) 432
11.8.2 兒茶酚基化合物與功能高分子的化學(xué)接枝 436
11.9 仿生水性聚乙烯醇黏附材料 438
11.9.1 合成 438
11.9.2 性能 438
11.9.3 在膠合板上的應(yīng)用 447
11.9.4 在刨花板上的應(yīng)用 457
11.9.5 作為木材涂層的應(yīng)用 461
11.10 仿生涂層-纖維素納米纖維復(fù)合材料 465
11.10.1 纖維素納米纖維表面仿生涂層的構(gòu)建 465
11.10.2 仿生涂層的構(gòu)建機(jī)制 466
11.10.3 仿生復(fù)合氣凝膠材料 469
11.10.4 仿生氣凝膠的油污吸附性能 469
主要參考文獻(xiàn) 471