从“七老年谱”看中国近代木材科学研究

中国近代木材科学的发展是中国木材学先驱者在引进西方木材科学成果的基础上,结合中国社会发展实际,经过卓有成效的理论研究和实践探索而成。本文以《中国林业事业的先驱和开拓者唐燿成俊卿朱惠方柯病凡葛明裕申宗圻王恺年谱》为线索,阐述中国木材科学研究的起步与发展历程,以及学科布局和解决的社会问题。进入新时代,我国木材学肩负着新的历史使命和时代担当,总结近代木材学研究实践经验,对当代木材科学研究紧密结合国家战略和社会需求具有启示意义。

木材分子考古研究进展

木材考古学研究是推动木质文物自然和历史信息挖掘、保护和修复的重要基础。近年来,随着古DNA捕获和测序技术的快速发展,从木质遗存中可获取古DNA信息,在木材解剖学基础上,创新开展以古DNA为核心的木材分子考古研究已成为木材考古学的前沿热点。本文首先对木材分子考古研究进行概述,从古DNA的保存和降解、获取以及数据处理和序列分析3方面归纳木材古DNA的研究进展,并指出古DNA因高度降解、含量极低和化学损伤特征导致其难于提取和信息解译的难题。然后总结木材分子考古在解读先民认知与利用森林资源方式、复原历史时期地域性森林植被类型和物种多样性以及重建古代树木应对气候和生境变化的微进化反应等方面的主要应用。最后提出该研究领域未来应优先开展的工作:1)建立考古木材标本库及其DNA信息数据库;2)研究不同时空维度下木材古DNA损伤及变化规律;3)构建稳定高效的木材古DNA提取及序列信息解译技术体系。通过进一步加强木材分子考古等多学科交叉研究,推动新理论、新方法、新技术在木材学和考古学领域的应用,为木质文物的用材树种识别、保护利用以及重建历史时期森林植被、环境气候与人类活动的耦合关系提供重要科学依据。

中国木材资源结构变化与木材科学研究对策

我国木材资源形势严峻,现木材年缺口量已达到5 000 万m 3,随着天然林资源的减少以及人口、能源、环境问题的日益突出,木材供求矛盾随之加剧。大力定向培育人工林并对木材资源充分合理利用、高效利用是缓解我国21 世纪木材供求矛盾的根本途径,而加强木材科学基础研究是实现人工林定向培育及木材资源高效利用的前提。随着木材资源结构的变化,木材科学研究需要突破传统内涵,开创新的外延,实行一个中心,两个结合的战略研究对策,重点开展以人工林木材性质为中心,及其与营林培育和加工利用相结合的基础研究,为实现林木定向培育和木材资源高效利用,以缓解我国21 世纪木材供求矛盾提供科学依据和理论指导。

2023年中国三聚氰胺产业和进出口贸易现状及其在木材加工业应用分析

以中国海关、中国林产工业协会、中国氮肥工业协会发布的数据作为数据采集源,分析2023年中国三聚氰胺产量,进出口贸易量、单价以及贸易对象,并浅析三聚氰胺在木材加工业的应用情况。2023年中国三聚氰胺产量约145万t,同比上年略有下降,但基本持平。进口量为265.93 t,创近10年历史新低,但是进口单价达到近10年最高。出口量理性回归,较上年小幅下降,为47.65万t,平均出口单价也逐渐回归常态。三聚氰胺广泛用于三聚氰胺浸渍胶膜纸、胶黏剂、涂料和阻燃剂等木材加工业。

中国木材科学研究与国家目标

我国是个少林国家，木材长期供不应求，现木材年缺口量已达到５０００万ｍ３，随着天然林保护工程的实施，木材供求矛盾势将更加突出。发展人工林，高效利用人工林是缓解木材供求矛盾的根本途径。加强木材科学基础研究是实现人工林定向培育和高效利用的前提。中国木材科学研究必须与保护天然林、发展并高效利用人工林这一重大国家目标相结合，适应木材资源结构的变化，突破木材材性研究传统内涵，开创新的外延，实行一个中心，两个结合的战略研究对策，以人工林木材性质研究为中心，以其与营林培育和加工利用关系研究为主攻方向，开展科学研究，为人工林林木定向培育和木材资源高效利用提供科学基础。

绿木霉NY45对木材腐朽菌的抑制作用及机理研究

为探索木材生物防腐,以绿木霉(Trichoderma virens,NY45株系)为对象,研究其对木材白腐菌彩绒栓菌(Trametes versicolor,Tv)及褐腐菌密粘褶菌(Gloeophyllum trabeum,Gt)的抑制效果并探索抑制机理。结果表明:NY45对两种腐朽菌均有明显的抑制作用,经NY45孢子液处理的毛白杨木材,其耐腐等级从IV级(不耐腐)提升到I级(强耐腐);NY45生长速度远快于木材腐朽菌,可以迅速抢占空间和竞争营养,并能寄生、覆盖、消解木材腐朽菌菌丝,其易挥发性物质对Tv和Gt抑制率分别为18.55%和45.69%,难挥发性代谢产物对两种木材腐朽菌的抑制率均超过90%。NY45有潜力作为木材腐朽生物防治菌进一步开发利用。

饱水考古木材保存状况评估研究进展

以古代沉船、出水木器和简牍等为代表的饱水木质文物是人类古代文明的一种载体,是研究古代历史、艺术、科技、经济的宝贵实物资料,准确认知饱水考古木材保存状况是实现饱水木质文物科学保护的重要前提和基础。受长期水埋环境影响,饱水考古木材的结构与性能均发生显著劣变,且样品获取、制备和测试分析等难度远大于健康木材,现有健康木材的科学研究理论和评估体系对其难以适用。本研究首先从解剖构造、化学结构、纤维素晶体结构和孔隙结构4方面介绍饱水考古木材的结构特征与分析方法;其次阐述饱水考古木材的物理性能、化学性能、力学性能与表征手段;然后进一步总结饱水考古木材保存状况的综合评估原则、方法和关键指标;最后围绕饱水考古木材研究的现状、需求和难点,提出未来应重点研究领域。建议开展以下3方面研究:1)提出饱水考古木材创新无损或微损研究方法,建立饱水木质文物评估技术和标准体系;2)提高饱水考古木材科学数据提取的便捷性和可靠性,完善饱水木质文物信息资源和共享体系建设;3)构建饱水考古木材结构与性能构效关系,完善适用于饱水木质文物的木材科学理论体系。通过新技术、新方法和新材料在饱水木质文物领域的应用,推动饱水考古木材保存状况评估研究,为木质文物的科学保护和长期保存提供理论基础和技术支撑。

中国—中东欧原木贸易网络演变特征及影响因素研究

明确中国-中东欧合作国家间原木贸易的发展格局、发展现状和发展趋势,对优化中国与中东欧区域的原木贸易有着重要作用。本文运用社会网络分析法对2000-2022年中国-中东欧原木贸易网络的网络结构特征及演化趋势进行分析,并利用二次指派程序(QAP)探究了中国与中东欧国家原木贸易关系建立的影响因素。结果表明:中国-中东欧国家间原木贸易联系持续加强,从影响因素来看,各国间的森林认证水平差异、贸易合作和经济距离正向影响着贸易网络的形成,而各国间的地理距离和森林资源禀赋差异负向影响着贸易网络的形成。因此,中国要抓住与中东欧国家合作的机遇,优化原木贸易进出口结构,深化贸易合作,改善基础设施建设,加强森林可持续经营能力。

中国林科院木材科学与技术研究50年回顾与展望

回顾了中国林科院木材科学与技术研究50年的发展历程,总结了50年木材科学与技术研究的辉煌业绩,展望了木材科学与技术未来的研究与发展方向。

木材加工行业科技特派员制度创新模式探索——以中国林科院木材工业研究所为例

科技特派员制度有效促进了木材加工行业科技能力建设和社会效益整体提升.本文以中国林科院木材工业研究所为例,从科技特派员制度运行实践情况出发,对探索科技特派员制度创新模式过程中的经验成效进行了总结分析,旨在为充分发挥木材加工行业科技特派员制度的作用与影响提供参考与借鉴.

动态力学分析技术在木材科学研究领域的应用

动态力学分析技术(DMA)通过材料的结构和分子运动状态表征材料的力学性能。木质材料的力学性能本质上是分子运动状态的反映,利用DMA可以架构其结构与性能之间的关系,获得木质材料的结构、分子运动及其转变等重要信息。分别总结了DMA在实体木材和木质复合材料中的应用:围绕实体木材,综合评述了DMA在分析木材材性、软化行为、机械吸湿效应以及早期腐朽程度方面所取得的研究进展;针对木质复合材料,重点介绍了DMA在分析其阻尼性能、胶合性能、界面相容性能和耐老化性能等方面的应用。建议今后的研究重点从以下3个方面展开:1)考虑到实体木材自身组织结构的复杂性以及易受环境影响等特点,采用DMA分析仪不同的载荷类型和形变模式进行组合测试,在一定温湿度场中系统研究实体木材的材性与软化行为和机械吸湿效应的关系。2)利用DMA分析仪的单纤维拉伸模式,探索单根纤维(管胞、木纤维细胞)的黏弹行为,进一步明晰木质材料微观黏弹性能的响应机制。3)联用振动光谱(红外光谱或拉曼光谱),实现同步实时观察木质材料形变过程中组成分子的化学键或官能团的变化及响应,进而从分子水平揭示木质材料的形变规律。

原子力显微镜在木材科学研究中的应用

简要介绍了原子力显微镜的工作原理及其优点,并就其在木材科学研究中的应用现状进行了综述,同时也指出其存在的一些不足之处。文章认为,原子力显微镜在木材科学研究中将发挥越来越重要的作用。

古建筑木构件开裂机制、评估与加固研究进展

开裂作为古建筑木构件最常见的残损类型之一,影响木构件的长期服役性能,是古建筑稳定性与安全性评估的重要考查内容。本文从古建筑木构件开裂情况、原因、影响,评估方法及修复加固等方面,系统梳理古建筑木构件开裂残损相关研究成果。分析发现我国古建筑木构件开裂的主要原因为木材干缩与受力破坏,主要类型为纵向开裂,开裂可降低木构件力学性能,也可为其他不利因素作用于木构件提供条件。目前主要通过实际试验与数值模拟评估开裂对木构件性能的影响,利用金属材料、纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer,FRP)与高分子树脂材料对开裂木构件进行修复加固。然而,由于古建筑的特殊性与木材变异性,仍需进一步探索木构件的不同尺度开裂机制,开发适用于古建筑开裂木构件的检测、评估与加固方法,建立科学系统性的古建筑保护体系。

我国木质重组材料研究现状与发展

木质重组材料是一种新型的高性能木质复合材料,在定向重组过程中,木、竹材在湿-热-力和树脂聚合反应作用下发生了一系列复杂的物理和化学变化,木、竹材原有构造特征发生了显著变化,形成了木质重组材料全新的多维构造,这种新构造特征的形成使得重组材料的物理力学性能与木材、竹材等原材料性能相比有了显著改善,并且重组过程中可通过添加不同添加剂赋予木质重组材料阻燃、防腐、防霉、耐候、防虫等新功能,克服了人工速生林木材材质软、强度低、材质不均、易开裂等缺陷,解决了竹材径级小、易劈裂、材质不均等问题,可用于替代优质木材、钢铁、水泥、塑料等建筑材料,具有广泛的应用前景,是实现人工林木材和竹材高效利用的有效途径之一。本文对木、竹材在重组过程中宏观、微观等构造演变,木质重组材料多尺度构造、多层次胶合界面等多维结构形成机制以及多维结构对木质重组材料物理力学性能影响进行了综合评述,提出了木质重组材料细胞选择性增强的观点,归纳了木质重组材料亟待解决的科学问题,建议加强在细胞和分子水平层面,对木质重组材料的理论基础、制造基础和应用基础等进行研究,构建木质重组材料理论体系,从而为人工速生林木材资源高效利用这一国家重大战略需求提供基础理论和技术支撑。

板式家具表面肤感装饰技术研究进展

随着科技的提升和人民生活水平的提高,消费者对木质家居产品的品质要求从“视觉”向“触觉”发展,“肤感”家具产品近年来发展迅速。本文对板式家具表面肤感装饰技术的研究进展进行概述,总结板式家具肤感表面形成机制,肤感产品的生产技术、肤感性能评价方法等,并分析存在的问题与发展建议,为板式家具表面肤感性能的进一步提升提供参考。

我国木材工业企业数字化车间发展现状与思考

智能制造是我国制造业发展的重要方向,数字化车间是智能制造系统的核心基础单元,我国各省级政府高度重视数字化车间的认定工作。本文以我国各省级政府官方网站的公开信息为依据,梳理了2016—2023年我国木材工业企业获得省级数字化车间认定的总体情况,并且从年份、地区、细分领域3个维度进行了系统分析,阐明了我国木材工业企业省级数字化车间的发展现状与分布特征。基于木材工业企业的发展现状,提出了我国木材工业企业开展数字化车间建设的建议,形成了“以需求为主、分步实施”的建设思路。

木门产业数字化转型的发展模式与路径研究

随着我国数字化转型行动的深入推进和智能制造工程的大力实施,我国传统家居制造业正朝着数字化时代迈进,木门作为定制家居木制品中结构和工艺较为复杂的产品之一,其数字化水平的高低直接影响我国家居产业的数字化水平。本文对基于数字化手段的木门设计、制造与服务现状进行解读,提出了木门企业数字化转型的总体规划,论述了数字化转型背景下木门产业的发展模式与路径,为数字化技术与木门产业深度融合创新提供借鉴和参考。

木竹产品碳足迹评价研究进展

气候变化是全球治理的一个重要方面,评估人类活动引起的温室气体排放量是应对气候变化的基础性工作,受到世界各国政府、科研机构和企业广泛关注。随着我国“碳达峰”“碳中和”(简称“双碳”)目标的提出以及相关政策的落地实施,碳足迹作为温室气体排放测度指标,其重要性日益凸显。开展木竹产品碳足迹评价是我国木竹加工企业落实国家“双碳”目标的核心工作,对木竹产业低碳高质量发展亦具有重要意义。本文全面分析锯材、改性材、人造板及其制品、结构用集成材和胶合木等主要木竹产品碳足迹评价的研究现状,以及碳足迹评价方法的研究进展。目前,生命周期评价法是国际主流的碳足迹评价方法,依据的标准主要为ISO/TS 14067、GHG Protocol和PAS 2050;在木竹产品中储存的生物碳及其延迟碳排放效应的评估方法,以及计入产品碳足迹评价结果的形式等方面尚未形成国际共识;因不同国家木竹加工技术水平和能源结构有所不同,同一类别产品碳足迹差异显著。此外,不同科研人员采用的评价标准和研究假设等各异,导致同一产品碳足迹评价结果可比性不强。未来应:1)研制木竹产品延迟碳排放效应的评估方法,科学量化木竹产品对应对气候变化的积极贡献;2)制定适于木竹产品碳足迹评价国际统一的产品种类规则,进一步增强碳足迹核算结果的可比性,推动木竹产品碳足迹评价结果国际互认;3)建立木竹产品全生命周期回溯跟踪体系,助力木竹产品全生命周期碳足迹评价工作的顺利开展;4)构建契合我国木竹产业特点全国统一的碳排放因子数据库,为准确计量木竹产品碳足迹提供数据支撑。

木质素分离及主要物理和力学性能的研究进展

木质素是木材细胞壁的重要组成成分,其吸湿特性、热特性、力学特性等在木材的微宏观尺度相互影响,并对其高值化应用起决定性作用。本文从分子结构、分离方法、吸湿特性、热特性、力学特性五个方面综述了木材木质素的研究进展。木材木质素是高异质、不规则的三维网状高分子结构,相比原位木质素,不同分离方法的分离木质素有不同程度的解聚缩合,导致分离木质素分子结构、吸湿性、热特性、力学特性存在差异性。木材木质素具有近似S型等温吸附曲线且存在吸湿滞后现象,平衡含水率在20%(质量分数)以下,可用BET,GAB理论定性描述和定量分析单层水分子吸附量。木材木质素在低温时具有高分子塑性特征,玻璃化转变温度为90~160℃,高温度时具有热固性特性并发生热分解,先后发生α-O-4、β-O-4、脂肪烃碳碳键、5-5、4-O-5键断裂,类原位木质素活化能为82~150 kJ/mol。木质素在力学特性上各向同性,弹性模量总体随含水率的增大而减小,弹性模量为2.8~9.0 GPa,剪切模量为1.1~2.3 GPa,但研究范围局限在弹性阶段。在原位木质素绿色高效分离方法、木质素分子结构序列和木质素弹塑性力学性能等方面有待进一步深入研究。

木材发电机理及应用研究进展

化石燃料过度开发导致能源危机和环境生态问题,研发绿色发电材料越发重要。木材作为一种广泛存在且可再生的资源,在全球范围内储量丰富。近年来,利用木材进行发电成为一种应对能源危机的新方式。主要介绍压电、摩擦纳米发电和水伏发电三种发电技术及发电机理,分析改性技术对木材发电性能的影响,总结当前木材作为绿色发电材料器件的优势及应用场景,并对木材发电技术的前景和面临的挑战进行展望。