纳米技术在木材工业中的应用与发展前景

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1、课程论文日期：2011年5月20日纳米技术在木材工业中的应用与发展前景（南京林业大学，江苏南京210037）摘要：纳米技术在木材工业中发展中占着很重要的地位，是木材科学界所关注的高新技术之一。将纳米技术应用在木材上，对木材改性，保护等十分有效。纳米技术作为一种发展速度较快的新兴产业，有非常光明的前景。关键词：木材工业；纳米材料；纳米技术；改性；发展前景Nanometertechnologyinwoodindustrytheapplicationanddevelopmentprospect(NanjingForestryUniversity,Nanjing210037,China

2、)Abstract:Thenanotechnologyinwoodindustrydevelopingaccountedforaveryimportantposition,thewoodscienceconcernsoneofhighandnewtechnology.Nonatechnologyusedinwood,woodmodification,protectionofisquiteeffective.Nanotechnologyasawayofdevelopingfastemergingindustry,hasaverybrightfuture.Keywords:Wood

3、industry;Nanomaterials;Nanotechnology;Modification;Developmentprospects1纳米材料与技术概要(1)纳米材料纳米(nm)是长度单位，1纳米是10－９米（十亿分之一米），对宏观物质来说，纳米是一个很小的单位，人的头发丝的直径一般为7000—8000nm，人体红细胞的直径一般为3000-5000nm，病毒的直径也在几十至几百纳米大小，金属的晶粒尺寸一般在微米量级；对于微观物质如原子、分子等以前用埃来表示，1埃相当于1个氢原子的直径，1纳米是10埃。一般认为纳米材料应该包括两个基本条件：（1）材料的特征尺寸在1-10

4、0ｎｍ之间；（2）材料具有区别常规尺寸材料的一些特殊物理化学特性。纳米材料的主要特性有：（1）量子尺寸效应显著；（2）较强的光致发光效应；（3）表面效应；（4）设计合成新材料；（5）具有无可比拟的力学性能；（6）良好的微波吸收性。(2)纳米技术纳米技术一般是指在纳米尺度（0.1-100nm范围）上研究物质的特性和相互作用以及利用这些特性开发新产品的一门科学和技术。纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，它是现代科学（混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学）和现代技术（计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术）结合的产物。纳米科技是包含纳米材料、纳米器件

5、和对它们的检测与表征等应用性很强的研究和技术领域。具体而言就是在纳米尺度上原位研究各种纳米结构的电、磁、光、热、力学等特性；纳米空间的化学过程、物理运输过程以及原子、分子的排列、组装与奇异物性的关系[1-2]。2纳米技术的原理及特点纳米技术是科技发展的一个新型领域，它不仅仅是将加工和测量精度从微米级提高到纳米级的问题，而是人类对自然的认识和改造方面，从宏观领域到物理的微观领域，深入了一个新的层次，即从微米层深入到分子、原子级的纳米层次。在深入到纳米层次时，所面临的决不是几何上的“相似缩小”的问题，而是一系列新的现象和新的规律。在这纳米层次上，也就是原子尺寸级别的层次上，一些宏观

6、的物理量，如弹性模量、密度、温度等已要求重新定义，在工程科学中习以为常的欧几里得几何、牛顿力学、宏观热力学和电磁学都已不都正常描述纳米级的工程现象和规律，而量子效应，物质的波动特性和微观涨落等已不是不可忽略的，甚至成为主导的因素。纳米技术及其在木材科学中的应用是木材科学界所关注的高新技术之一，将纳米粒子作为填料改性聚合物，使之体现纳米材料和高聚物的双重优点，从而达到制备高性能材料的目的[3]。3．木材科学中的纳米材料应用在木材中的纳米材料主要有纳米颗粒和纳米复合材料。(1)纳米颗粒纳米颗粒又称为超微粉或者纳米粉末。这类材料的尺寸一般为1到100nm之间，是一种介于原子，分子与宏

7、观物质之间，处于中间状态的固体材料。纳米材料的物理化学性质既不同于微观的原子，分子，也不同于宏观物体，纳米介于宏观世界与宏观世界之间，又称为介观世界。它具有量子效应，小尺寸效应，表面效应和分形聚集特性等，从而表现出许多特有的性质，可以用于光电磁敏感和催化等领域，或根据纳米颗粒的特性设计紫外反射涂层，红外吸收涂层，微波隐身涂层以及其他纳米功能涂层。因此从应用的角度上看，纳米颗粒的概念应该为：物质颗粒体积效应和表面效应两者之一显著变化或者两者都显著出现的颗粒。据研究发现：木材在高温热水中可迅速地