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近日，美国马里兰大学的华人研究人员开发了一种新型的“超级木材”，其强度比普通木材高出10倍以上，而价格却比后者廉价得多。这一创新很可能最终成为钢铁甚至钛合金等其他材料的天然廉价替代品，成为未来材料领域的有力竞争对手。
这种新工艺的关键是一种特殊的化学处理。首先，类似于中国古代造纸术的木浆工艺，将天然木材在氢氧化钠与亚硫酸钠的混合溶液中煮沸，由此产生的新化学键使其足够牢固。随后，经过重重热压缩以破坏单个细胞间的细胞壁并形成更加牢固的化学键。这两个步骤可以去除木材中某些聚合物，使其得到改性，同时也保留了特定的聚合物以增强木材强度。
这种方法使大量的氢原子与纤维素在纳米纤维层面彼此结合，最终形成“超级木材”。其实，这样的化学处理中实际反应机理是极其复杂的，但由于操作本身十分简便且原材料的获取极为容易，使其成为十分有前景的新型材料加工方法。
这种材料的性能丝毫不逊于钢铁，但其重量仅是钢材的1/6,甚至可以与碳纤维相媲美，在加工时进行弯曲、塑形更是不在话下。除坚固轻便外，它的密度也异常的高，耐压缩、耐刮擦，还有防潮的效果。
在此基础上，研究人员还用子弹测试了超级木材的性能。结果发现在经受子弹暴击后，超级木材可以将高速运动的子弹阻拦在木材中，而非像标准强度木材那般发生爆破。这意味着“超级木材”的应用不仅局限于家具、汽车、飞机和建筑等领域，装甲、防弹也可能成为它的用武之地…
目前，该工艺已被证明可以在多种不同的木材上使用，接下来要做的便是扩大并加速“超级木材”的生产。不过，在我们看到一架木制飞机在跑道上滑行前依旧有许多工作要做，但这一成果为我们提供了一个极具前景的轻质高性能结构材料设计途径，具有巨大的潜力…
参考文献：Processing bulk natural wood into a high-performance structural material. Nature volume 554, pages 224–228 (08 February 2018)