造纸木材是什么树，木头造纸术
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|木材是可再生的，其生产和加工不会对环境造成大规模污染，在当今全球环境变化的背景下显得尤为有价值。因此，许多材料科学家再次转向木材，希望将其开发为金属和塑料的替代品。但要实现这一目标，木材必须首先具有可塑性。
木质素就像树的“骨架”。
为了把木头变成塑料，我们首先要了解木头为什么这么“硬”。植物的微观结构可能提供线索。
植物细胞被主要由纤维素、半纤维素等多糖组成的细胞壁包围，细胞壁之间的间隙充满木质素。在植物的木质部中，细胞壁经历木质化过程，其中木质素沉积，增加细胞壁厚度并使木质部获得高机械强度，足以支撑整个植物。木质素堪称木材的“骨架”，它不仅提供了木材用作梁、柱的机械强度，而且使木材不易失去可塑性而变形。
要软化木材，第一步是去除木质素。古人很早就明白了这个原理，并将其运用到了我们熟悉的工艺中：造纸术。获得秸秆、芦苇杆、锯末等原料后，通常采用化学方法脱除木质素，得到纤维素基纸浆，然后进行加工。这种脱木素过程是改性木材的常用方法。
将木材加工成纸更容易改变其形状，但也失去了机械强度，无法承受重击或拉扯。有没有一种方法可以像纸一样折叠木头而不失去其机械强度？
处理过的木材具有更高的机械强度
在最近发表在期刊《科学》 上的一项研究中，马里兰大学的研究人员使用天然木材作为造纸的第一步。
然而，与造纸不同的是，首先，木材没有被捣碎成木浆；研究人员使用的是约3毫米厚的薄木板；木质素处理仅去除了约55%的木质素和67%的半纤维素。经过脱木素和干燥后，研究人员获得了压缩木材。当木质素支撑消失时，木材内的维管束和纤维结构就会塌陷并被压碎，使木材变得更致密，但仍然僵硬且无法弯曲。
然后研究人员将压缩木材浸泡在水中约三分钟。经过这个过程后，压缩木材的纤维结构仍然塌陷，但维管结构重新打开，为木材提供了微观间隙和变形空间，使研究人员能够制造出可塑的木材。我明白了。木材无论弯曲多少次都不会断裂，因此可以像纸一样折叠成复杂的形状。折叠成所需形状后，只要在室温下干燥，塑木的形状就会保持固定。
干燥木材比天然木材具有更高的机械强度。据研究人员测量，这种塑木沿木纤维方向的拉伸强度约为300兆帕，压缩强度约为60兆帕，分别是天然木材的六倍和两倍。此外，由于其密度较低，塑木制成的结构比具有相同机械强度的铝合金制成的结构轻得多。
研究人员在解决木材可塑性问题的同时，他们也对最终木材的硬度感兴趣。在期刊《物质》 上发表的一项早期研究中，同一科学研究所的研究人员调查了木材硬度的极限。
研究人员还首先对天然木材进行脱木素，以获得以纤维素为主的样品。然后使用热压机在室温和20 MPa的压力下对样品进行压缩，然后加热至105进行干燥。最后将样品浸泡在食品级油中48小时，使木材表面防水。经过这种处理后，研究人员获得了硬化木材的样本。
研究人员使用硬化木材样品制作了两把木刀，一把木纤维与刀片平行，另一把木纤维与刀片垂直。我做到了。使用扫描电子显微镜进行图像检查表明，这两种木刀都比普通钢制餐刀锋利得多。研究人员证明，这种硬化木刀可以轻松切三分熟的牛排。
研究人员还用硬化木材制作了木钉。经过抛光和硬化的木钉最多可以钉三块木板，与市售钢钉一样锋利，并且防锈。
（白德凡《环球科学》）
来源：科技日报