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      保護(hù)木材的新工藝可能比壓力處理更具優(yōu)勢(shì)
      
			
      
				2020-02-14 15:03:35
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      壓力處理(包括將木材放入加壓的水密罐中并迫使化學(xué)品進(jìn)入板中)已經(jīng)使用了一個(gè)多世紀(jì)，以幫助防止真菌在潮濕環(huán)境中造成木材腐爛。
      

      保護(hù)木材的新工藝可能比壓力處理更具優(yōu)勢(shì)
      

      現(xiàn)在，佐治亞理工學(xué)院的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種新方法，該方法有一天可以取代傳統(tǒng)的壓力處理方法，從而使木材不僅具有抗真菌性，而且?guī)缀醪煌杆?，并且具有更高的隔熱性?/p>

      這項(xiàng)新方法將于2月13日在Langmuir期刊上發(fā)表，并由國(guó)防部，海灣研究計(jì)劃和Westendorf本科研究基金共同贊助，涉及施加一層只有幾個(gè)原子厚的金屬氧化物保護(hù)層在木材的整個(gè)蜂窩結(jié)構(gòu)中。
      

      這種被稱為原子層沉積的過程已經(jīng)在制造用于計(jì)算機(jī)和手機(jī)的微電子學(xué)中頻繁使用，但是現(xiàn)在正在探索將其用于木材等商品中的新應(yīng)用。像壓力處理一樣，該過程在密閉的腔室中進(jìn)行，但是在這種情況下，腔室處于??低壓狀態(tài)，以幫助氣體分子滲透到整個(gè)木材結(jié)構(gòu)中。
      

      材料科學(xué)與工程學(xué)院助理教授馬克·洛斯戈(Mark Losego)表示：“將這種涂層應(yīng)用于整個(gè)木材內(nèi)部，而不僅僅是在表面上，這一點(diǎn)非常重要。” “木材的毛孔大約等于人發(fā)的寬度或稍小，我們將這些孔用作氣體在木材結(jié)構(gòu)中傳播的途徑。”
      

      當(dāng)氣體分子沿著這些路徑行進(jìn)時(shí)，它們與孔的表面發(fā)生反應(yīng)，從而在整個(gè)木材內(nèi)部沉積出金屬氧化物的保形，原子級(jí)涂層。結(jié)果是木材從其表面上流下了水，即使浸入水中也難以吸收水。
      

      在他們的實(shí)驗(yàn)中，研究人員將成品松木2x4s切成一英寸的碎片。然后，他們測(cè)試了向木材中注入三種不同類型的金屬氧化物：氧化鈦，氧化鋁和氧化鋅。他們分別比較了將木材放在水中一段時(shí)間??后的吸水率。在這三者中，氧化鈦通過幫助木材吸收最少的水分而表現(xiàn)最佳。相比之下，未經(jīng)處理的木材吸收的水分是原來(lái)的三倍。
      

      佐治亞理工學(xué)院的研究生，論文的主要作者肖恩·格雷戈里說(shuō)：“在我們嘗試的三種化學(xué)方法中，氧化鈦被證明是最有效的形成疏水性屏障的方法。” “我們推測(cè)這可能是因?yàn)槎趸伒那绑w化學(xué)物質(zhì)與毛孔表面的反應(yīng)較不容易，因此更容易滲透到木材的毛孔深處。”
      

      Losego說(shuō)，在用于微電子設(shè)備的原子層沉積過程中也存在相同的現(xiàn)象。
      

      Losego說(shuō)：“已知這些相同的二氧化鈦前體化學(xué)物質(zhì)可以更好地滲透和共形涂覆微電子學(xué)中的復(fù)雜納米結(jié)構(gòu)，就像我們?cè)谀静闹锌吹降哪菢印?rdquo; “這些理解基本物理現(xiàn)象的共性，即使在看起來(lái)非常不同的系統(tǒng)中，也使科學(xué)如此優(yōu)雅和強(qiáng)大。”
      

      除了具有疏水性以外，用新的蒸汽處理工藝處理過的木材還可以抵抗霉菌，最終導(dǎo)致腐爛。
      

      “有趣的是，當(dāng)我們將這些磚塊在潮濕的環(huán)境中放置幾個(gè)??月后，我們注意到經(jīng)過氧化鈦處理的磚塊比未經(jīng)處理的木材對(duì)霉菌生長(zhǎng)的抵抗力要強(qiáng)得多。” “我們懷疑這與疏水性有關(guān)，盡管新處理過程可能還會(huì)產(chǎn)生其他化學(xué)效應(yīng)，這可能也是造成這種后果的原因。我們希望在未來(lái)的研究中對(duì)此進(jìn)行研究。”
      

      新工藝的另一個(gè)好處是：與未處理的木材相比，蒸氣處理的木材的導(dǎo)熱性要低得多。
      

      “很多的關(guān)注是支付房屋建筑到絕緣家庭的結(jié)構(gòu)組件之間的腔體，但熱損失的巨量是由造成木立柱自己，”香綺，在喬治·W·副教授伍德拉夫機(jī)械工程學(xué)院和該論文的合著者，具有熱力系統(tǒng)專業(yè)知識(shí)。“用這種新工藝處理過的木材可以減少多達(dá)30%的導(dǎo)電性，這可以轉(zhuǎn)化為每套住宅每年節(jié)省多達(dá)200萬(wàn)BTU的能源。”
      
			

			
        
      
			
      
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