cSCD来源期刊 林业工程学报 中文核心期刊 中国科技核心期刊 JOURNAL OF FORESTRY ENGINEERING RCCSE中国核心学术期刊 木材功能化研究新进展 王成毓,杨照林,王鑫,于倩倩 引用本文 王成毓,杨照林,王鑫.等.木材功能化研究新进展J林业工程学报,2019.4(3):10-18. 在线阅读Ⅴiewonlinehttps://doi.org/10.13360is.2096-1359.201903.002 您可能感兴趣的其他文章 Articles you may be interested in 纳米纤维素基导电材料及其在电子器件领域的研究进展 Recent progress of nanocellulose-based electroconductive materials and their applications as electronic devices 林业工程学报.2018.,3(3):1-1lhps/ doi. org10.13360jisn.2096-1359201803.001 透明木材的研究进展 Research progress of transparent wood:a review 林业工程学报.20183(4:12-18htps/ doi. org//10.13360jisn.2096-1359.2018.04002 木材热处理研究及产业化进展 Development of wood heat treatment research and industrialization 林业工程学报.2019.4(4:1-11hps/ dolors/10.13360/jisn,2096-1359.2019.04001 人造板用大豆蛋白胶黏剂研究进展 Research progress of soy protein adhesive for wood? based composites 林业工程学报.2020,5(2:1-11hps/ dolors/10.13360/jisn2096-1359.201906030 木陶瓷的研究进展及发展趋势 Research progress and development trends of woodceramics 林业工程学报.2020,5(1):1-10hps/ dolor/10.13360/jisn2096-1359201906016
木材功能化研究新进展 王成毓, 杨照林, 王鑫, 于倩倩 引用本文: 王成毓, 杨照林, 王鑫, 等. 木材功能化研究新进展[J]. 林业工程学报, 2019, 4(3): 10-18. 在线阅读 View online: https://doi.org/10.13360/j.issn.2096-1359.2019.03.002 您可能感兴趣的其他文章 Articles you may be interested in 纳米纤维素基导电材料及其在电子器件领域的研究进展 Recent progress of nanocellulose-based electroconductive materials and their applications as electronic devices 林业工程学报. 2018, 3(3): 1-11 https://doi.org/10.13360/j.issn.2096-1359.2018.03.001 透明木材的研究进展 Research progress of transparent wood:a review 林业工程学报. 2018, 3(4): 12-18 https://doi.org/10.13360/j.issn.2096-1359.2018.04.002 木材热处理研究及产业化进展 Development of wood heat treatment research and industrialization 林业工程学报. 2019, 4(4): 1-11 https://doi.org/10.13360/j.issn.2096-1359.2019.04.001 人造板用大豆蛋白胶黏剂研究进展 Research progress of soy protein adhesive for wood?based composites 林业工程学报. 2020, 5(2): 1-11 https://doi.org/10.13360/j.issn.2096-1359.201906030 木陶瓷的研究进展及发展趋势 Research progress and development trends of woodceramics 林业工程学报. 2020, 5(1): 1-10 https://doi.org/10.13360/j.issn.2096-1359.201906016
林业工程学报,2019,4(3):10-18 Journal of Forestry Engineering O1:10.13360/jisn.2096-1359.2019.03.002 木材功能化研究新进展 王成毓,杨照林,王鑫,于倩倩 (东北林业大学材料科学与工程学院,东北林业大学木材仿生智能研究中心,哈尔滨150040) 摘要:木材不仅仅是一种具有可持续、可再生、可生物降解的环境友好型材料,同时具有多级的层次结构、优良 的各向异性、多样的化学性能等优点。随着纳米技术及其他先进技术的发展,通过简单的设计制备方法,直接对 木材进行自上而下的组装,得到具有功能性的木质材料,打破了木材在实际应用上的局限性,并有希望替代传统 的玻璃、塑料等难降解材料。笔者综述了在原木基础上通过对木材成分去除、孔道修饰以及高温碳化等方法处 理,赋予木材在不同领域以新应用的相关研究成果;介绍了近年来功能性木材在污水处理、太阳能海水渼化、储 能元件、电子器件以及建筑上的应用,并对在应用过程中亟待解决的问题进行了分析;最后对木材科学的发展提 出了自己的观点,认为虽然木材在应用上取得了较大突破,但在基础研究上还需要更加深入,木质功能材料走向 商业化还面临很大挑战 关键词:木材;环境友好;功能化;应用领域 中图分类号:S785;S7817 文献标志码:A 文章编号:2096-1359(2019)03-0010-09 New research progress of functional wood WANG Chengyu, YANG Zhaolin, WANG Xin, YU Qianqian College of Material Science and Engineering, the Research Center of Wood Bionic intelligence Norheast Forestry Universiry, Harbin 150040, China) Abstract the ever-increasing world population and continuous depletion of fossil fuel reserves, people interests to sustainable materials. Having some excellent properties, such as low-toxic, renewable high strength, wood plays a vital role in people's daily life, providing convenient living circumstances for our daily livelihood and work. However, as a structural, accumulation energy starting material, wood has many potentially ap- plied fields which never were paid enough attentions by human. As a new method to make renovation in materials ologies will alter people's way of living. Apart from being sustainable, renewable, and biodegradable, wood hba aua nanotechnologies may change material utilization patterns. Combining eminent raw materials with advanced nanotech- merous advantages including mesoporous and hierarchical structure, excellent anisotropy, and multiple chemistries. Recently, many researchers from all over the world have been using diverse methods to modify pristine wood and at- tempt making it useful in many newly developed fields, such as transparent wood, battery, seawater desalination, etc. With the developing of nanotechnology and other advanced technologies, strategies for designing functional wood based materials via the simple preparation method, including the top-down assembly approaches directly from wood breaking the limitation of traditional wood in practical application. Wood-based materials are promising to replace the man-made traditional nonrenewable materials such as plastic and glass. In this review, the synthetic method and novel application for wood-based materials in the various fields are summarized, including both synthetic method for func- tional wood-based materials by removing the some components of wood, modifying the mesoporous of wood and car bonizing the wood block in high temperatures, and the novel applications in the areas of oily wastewater treatment solar-steam-assisted desalination, energy storage, and electronic devices. Authors analyze the unsolved problems and hallenges of functional wood in ns, It Is necessary to go deep to proceed fundamental research theoretically. Wood-based materials are facing a huge challenge to commercial- ization. In this review, the wood-base material, research progress and extrusive work in improving wood composite material are summarized at first. Then the theories of several references in modifying wood-base material and specifi 收稿日期:2018-11-30 修回日期:2019-03-08 基金项目:国家自然科学基金(31770605,31822008);黑龙江省杰出青年基金(JC2018006)。 作者简介:王成毓,女,教授,研究方向为超疏水性木材与生物质材的仿生合成及应用。E-mal: angry@ nefu. edu
林业工程学报， ２０１９，４（３）：１０－１８ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＤＯＩ：１０．１３３６０ ／ ｊ．ｉｓｓｎ．２０９６－１３５９．２０１９．０３．００２ 收稿日期：２０１８－１１－３０ 修回日期：２０１９－０３－０８ 基金项目：国家自然科学基金（３１７７０６０５，３１８２２００８）； 黑龙江省杰出青年基金（ＪＣ２０１８００６）。 作者简介：王成毓，女，教授，研究方向为超疏水性木材与生物质材的仿生合成及应用。 Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｗａｎｇｃｙ＠ ｎｅｆｕ．ｅｄｕ．ｃｎ 木材功能化研究新进展 王成毓，杨照林，王鑫，于倩倩 （东北林业大学材料科学与工程学院，东北林业大学木材仿生智能研究中心，哈尔滨 １５００４０） 摘 要：木材不仅仅是一种具有可持续、可再生、可生物降解的环境友好型材料，同时具有多级的层次结构、优良 的各向异性、多样的化学性能等优点。 随着纳米技术及其他先进技术的发展，通过简单的设计制备方法，直接对 木材进行自上而下的组装，得到具有功能性的木质材料，打破了木材在实际应用上的局限性，并有希望替代传统 的玻璃、塑料等难降解材料。 笔者综述了在原木基础上通过对木材成分去除、孔道修饰以及高温碳化等方法处 理，赋予木材在不同领域以新应用的相关研究成果；介绍了近年来功能性木材在污水处理、太阳能海水淡化、储 能元件、电子器件以及建筑上的应用，并对在应用过程中亟待解决的问题进行了分析；最后对木材科学的发展提 出了自己的观点，认为虽然木材在应用上取得了较大突破，但在基础研究上还需要更加深入，木质功能材料走向 商业化还面临很大挑战。 关键词：木材；环境友好；功能化；应用领域 中图分类号：Ｓ７８５；Ｓ７８１．７ 文献标志码：Ａ 文章编号：２０９６－１３５９（２０１９）０３－００１０－０９ Ｎｅｗ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｗｏｏｄ ＷＡＮＧ Ｃｈｅｎｇｙｕ， ＹＡＮＧ Ｚｈａｏｌｉｎ， ＷＡＮＧ Ｘｉｎ， ＹＵ Ｑｉａｎｑｉａｎ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， ｔｈｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｗｏｏｄ Ｂｉｏｎｉｃ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ， Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｈａｒｂｉｎ １５００４０， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｖｅｒ⁃ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｗｏｒｌｄ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ ｏｆ ｆｏｓｓｉｌ ｆｕｅｌ ｒｅｓｅｒｖｅｓ， ｐｅｏｐｌｅ ｈａｖｅ ｔｕｒｎｅｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｎｔｅｒｅｓｔｓ ｔｏ ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ． Ｈａｖｉｎｇ ｓｏｍｅ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ， ｓｕｃｈ ａｓ ｌｏｗ⁃ｔｏｘｉｃ， ｒｅｎｅｗａｂｌｅ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ， ｗｏｏｄ ｐｌａｙｓ ａ ｖｉｔａｌ ｒｏｌｅ ｉｎ ｐｅｏｐｌｅｓ ｄａｉｌｙ ｌｉｆｅ， ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ ｌｉｖｉｎｇ ｃｉｒｃｕｍｓｔａｎｃｅｓ ｆｏｒ ｏｕｒ ｄａｉｌｙ ｌｉｖｅｌｉｈｏｏｄ ａｎｄ ｗｏｒｋ． Ｈｏｗｅｖｅｒ， ａｓ ａ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ， ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｅｎｅｒｇｙ ｓｔａｒｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ， ｗｏｏｄ ｈａｓ ｍａｎｙ ｐｏｔｅｎｔｉａｌｌｙ ａｐ⁃ ｐｌｉｅｄ ｆｉｅｌｄｓ ｗｈｉｃｈ ｎｅｖｅｒ ｗｅｒｅ ｐａｉｄ ｅｎｏｕｇｈ ａｔｔｅｎｔｉｏｎｓ ｂｙ ｈｕｍａｎ． Ａｓ ａ ｎｅｗ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｍａｋｅ ｒｅｎｏｖａｔｉｏｎ ｉｎ ｍａｔｅｒｉａｌｓ， ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｍａｙ ｃｈａｎｇｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｐａｔｔｅｒｎｓ． Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｅｍｉｎｅｎｔ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｗｉｔｈ ａｄｖａｎｃｅｄ ｎａｎｏｔｅｃｈｎ⁃ ｏｌｏｇｉｅｓ ｗｉｌｌ ａｌｔｅｒ ｐｅｏｐｌｅｓ ｗａｙ ｏｆ ｌｉｖｉｎｇ． Ａｐａｒｔ ｆｒｏｍ ｂｅｉｎｇ ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ， ｒｅｎｅｗａｂｌｅ， ａｎｄ ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｌｅ， ｗｏｏｄ ｈａｓ ｎｕ⁃ ｍｅｒｏｕｓ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ ａｎｄ ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ， ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ， ａｎｄ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｃｈｅｍｉｓｔｒｉｅｓ． Ｒｅｃｅｎｔｌｙ， ｍａｎｙ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓ ｆｒｏｍ ａｌｌ ｏｖｅｒ ｔｈｅ ｗｏｒｌｄ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｕｓｉｎｇ ｄｉｖｅｒｓｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｔｏ ｍｏｄｉｆｙ ｐｒｉｓｔｉｎｅ ｗｏｏｄ ａｎｄ ａｔ⁃ ｔｅｍｐｔ ｍａｋｉｎｇ ｉｔ ｕｓｅｆｕｌ ｉｎ ｍａｎｙ ｎｅｗｌｙ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｆｉｅｌｄｓ， ｓｕｃｈ ａｓ ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｗｏｏｄ， ｂａｔｔｅｒｙ， ｓｅａｗａｔｅｒ ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ， ｅｔｃ． Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｏｆ ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ａｄｖａｎｃｅｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ｆｏｒ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｗｏｏｄ⁃ ｂａｓｅｄ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｖｉａ ｔｈｅ ｓｉｍｐｌｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ， ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ｔｏｐ⁃ｄｏｗｎ ａｓｓｅｍｂｌｙ ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｆｒｏｍ ｗｏｏｄ， ｂｒｅａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｗｏｏｄ ｉｎ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ． Ｗｏｏｄ⁃ｂａｓｅｄ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｒｅ ｐｒｏｍｉｓｉｎｇ ｔｏ ｒｅｐｌａｃｅ ｔｈｅ ｍａｎ⁃ｍａｄｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｎｏｎｒｅｎｅｗａｂｌｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｐｌａｓｔｉｃ ａｎｄ ｇｌａｓｓ． Ｉｎ ｔｈｉｓ ｒｅｖｉｅｗ， ｔｈｅ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｎｏｖｅｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｗｏｏｄ⁃ｂａｓｅｄ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｎ ｔｈｅ ｖａｒｉｏｕｓ ｆｉｅｌｄｓ ａｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ， ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｂｏｔｈ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｆｕｎｃ⁃ ｔｉｏｎａｌ ｗｏｏｄ⁃ｂａｓｅｄ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｂｙ ｒｅｍｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｓｏｍｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ｗｏｏｄ， ｍｏｄｉｆｙｉｎｇ ｔｈｅ ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ ｏｆ ｗｏｏｄ ａｎｄ ｃａｒ⁃ ｂｏｎｉｚｉｎｇ ｔｈｅ ｗｏｏｄ ｂｌｏｃｋ ｉｎ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ， ａｎｄ ｔｈｅ ｎｏｖｅｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｔｈｅ ａｒｅａｓ ｏｆ ｏｉｌｙ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ， ｓｏｌａｒ⁃ｓｔｅａｍ⁃ａｓｓｉｓｔｅｄ ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ， ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｏｒａｇｅ， ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｄｅｖｉｃｅｓ． Ａｕｔｈｏｒｓ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｕｎｓｏｌｖｅｄ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ａｎｄ ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ ｏｆ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｗｏｏｄ ｉｎ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｓｏｍｅ ｏｐｉｎｉｏｎｓ ｕｐｏｎ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｗｏｏｄ⁃ ｂａｓｅｄ ｍａｔｅｒｉａｌｓ． Ａｌｔｈｏｕｇｈ， ｗｏｏｄ⁃ｂａｓｅｄ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｈａｄ ａ ｂｒｅａｋｔｈｒｏｕｇｈ ｉｎ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ， ｉｔ ｉｓ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｔｏ ｇｏ ｄｅｅｐ ｔｏ ｐｒｏｃｅｅｄ ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｌｙ． Ｗｏｏｄ⁃ｂａｓｅｄ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｒｅ ｆａｃｉｎｇ ａ ｈｕｇｅ ｃｈａｌｌｅｎｇｅ ｔｏ ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ⁃ ｉｚａｔｉｏｎ． Ｉｎ ｔｈｉｓ ｒｅｖｉｅｗ， ｔｈｅ ｗｏｏｄ⁃ｂａｓｅ ｍａｔｅｒｉａｌ， ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ａｎｄ ｅｘｔｒｕｓｉｖｅ ｗｏｒｋ ｉｎ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｗｏｏｄ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ａｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ａｔ ｆｉｒｓｔ． Ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｉｅｓ ｏｆ ｓｅｖｅｒａｌ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ ｉｎ ｍｏｄｉｆｙｉｎｇ ｗｏｏｄ⁃ｂａｓｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ａｎｄ ｓｐｅｃｉｆｉｃ
第3期 王成毓,等:木材功能化研究新进展 application areas are illuminated. The existing issues and developing direction in wood composite materials in the Keywords: wood; environmental-friendly: functional; applied field 随着能源的日益短缺和环境污染问题的逐渐上最紧迫的问题之一,严重威胁着人们的健康。在 加深,环境友好型的易降解、可再生的材料越来越城市生活污水、工业废水中都存在着诸多的污染 受到人们的关注。木材是一种可再生易降解的材物,同时石油开采和运输过程中泄漏事故频发,导 料,覆盖了超过全球陆地面积的30%,不仅能吸收致海水污染、环境破坏和生态失调等问题。许 二氧化碳、释放氧气,还能广泛应用于生活、工作和多科学家都在努力寻找一种高效简单的污水快捷 娱乐各个领域。特别是木材及其衍生物,除了丰富处理方法。尽管在废水处理方面已经进行了大量 和可降解以外,还是一种碳中性材料。由于植物中的研究[s,但考虑到对环境可能造成二次污染问 的碳是光合作用的结果,因此在降解过程中不会造题,研究的重点已经开始转向利用可降解的生物质 成大气中二氧化碳含量的增加。基于以上因素,木材料进行污水的处理。木材是一种有着丰富的多 材被认为是石油的潜在替代品,更有利于环境的可级介孔结构天然材料,此外在细胞壁内不同化合物 持续发展。千百年来木材一直是日常生活中不可具有多种功能基团,丰富且错乱的孔道结构可以增 缺少的一部分,是制作工具、房屋建筑等的重要组加水流经过木材的时间,细胞内壁上的官能团则能 成部分。然而,木材因为本身固有的性质在诸多领进行后续的反应处理。因此只需通过简单的物理 域的应用受到限制,如机械性能低、非透明性、低导化学处理,木材就可以在污水处理上得到应用并达 电性等,因此,在一些应用领域逐步被玻璃、金属、到预期目标。由此可见,木材在废水处理方面的优 塑料等材料替代。随着纳米技术的发展,可成功从势是十分明显的。最近,Chen等通过水浴的方 木材中提取出纳米级别的木材衍生物,使得木材及法直接在原木上生长了钯粒子,并用来降解含有甲 其衍生物材料可以使用于环境、能源、生物医疗等基蓝有机化合物染料的污水,如图所示(图1a)。 新领域。因此,应该重新审视木基材料,通过先进由于复杂的木材介孔结构为污水提供了最佳的垂 技术满足可持续发展的要求,从而消除对不可再生直通道,使其有足够的停留时间让有机化合物接触 资源日益减少的担忧。 到内部细胞壁上的催化剂,同时随着木质素及半纤 近几十年来,木材衍生物如纤维素、木质素等维素的减少,木材细胞壁表面的钯纳米颗粒数目减 的组成和木材衍生物的结构研究有了显著的进少。这是由于纤维素、半纤维素和木质素分子的极 展3,但这一过程需要复杂的制备方法,从纳米性基团(一COOH,OH,—C=0)可以将钯捕获 纤维素分离到材料的组装,需要大量的人力、物力并使其还原。在进行脱木素等处理后表面基团减 以及能源消耗。相比之下,木材本身就具有一种天少,使得被还原的钯粒子数目减少,这种变化可 然的分级结构,从以米为单位级的树干,毫米级的在添加还原钯和没有添加还原钯木材的颜色对比 年轮,微米级的木材细胞,到纳米级的纤维素分子,上直接观察到。由图1b可见,含有亚甲基蓝的污 是一类结构层次分明、构造有序的多尺度分级结构水在通过钯修饰的木材后,污水由蓝色变为无色。 天然复合材料。除拥有精妙的多尺度分级结构外,从紫外-可见光吸收光谱可知,对比处理前后,亚甲 还具有天然形成的精细分级微纳米通道,孔径尺寸基蓝的吸收峰值消失了,由此表明化合物完全降解 具有从毫米到纳米的明显分级特征,因此更有利于(图1c)。在pH1~12的变化范围中(图ld),降解 用于水、离子和氧气等其他营养物质的运输。这些效率在不同的p下是稳定的,而在水中的通量最 特性为木材的功能化设计创造了良好的基础。在高可达1×10L/(m2h)(图le)。 这里笔者介绍了几种功能化木材在储能、污水处 此外,Fu等和Cuan等将木材脱除木质 理、淡化海水、电子领域以及建筑方面的应用研究素及改性处理,使木材得到丰富的多级孔道结构以 概况,以供同行参考。 应用于油水分离上,这样的处理为吸附提供了有利 木材在污水处理方向的应用 的条件。Fu等将树脂/丙酮溶液浸渍到预先处 理好的模板中,得到了一种疏水亲油的复合材料 在经济快速发展的同时,人类不可避免地要承经过处理的木材依旧保持着原有的孔道结构,而在 受随之而来的环境恶化问题。水污染一直是世界细胞壁上的纳米级孔道则被树脂完全填充。由该
第 ３ 期 王成毓，等：木材功能化研究新进展 ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｒｅａｓ ａｒｅ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｅｄ． Ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｉｓｓｕｅｓ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｉｎ ｗｏｏｄ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｎ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ａｒｅ ｆｏｒｅｃａｓｔｅｄ ａｔ ｌａｓｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗｏｏｄ； ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ⁃ｆｒｉｅｎｄｌｙ； ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ； ａｐｐｌｉｅｄ ｆｉｅｌｄ 随着能源的日益短缺和环境污染问题的逐渐 加深，环境友好型的易降解、可再生的材料越来越 受到人们的关注。 木材是一种可再生易降解的材 料，覆盖了超过全球陆地面积的 ３０％，不仅能吸收 二氧化碳、释放氧气，还能广泛应用于生活、工作和 娱乐各个领域。 特别是木材及其衍生物，除了丰富 和可降解以外，还是一种碳中性材料。 由于植物中 的碳是光合作用的结果，因此在降解过程中不会造 成大气中二氧化碳含量的增加。 基于以上因素，木 材被认为是石油的潜在替代品，更有利于环境的可 持续发展。 千百年来木材一直是日常生活中不可 缺少的一部分，是制作工具、房屋建筑等的重要组 成部分。 然而，木材因为本身固有的性质在诸多领 域的应用受到限制，如机械性能低、非透明性、低导 电性等，因此，在一些应用领域逐步被玻璃、金属、 塑料等材料替代。 随着纳米技术的发展，可成功从 木材中提取出纳米级别的木材衍生物，使得木材及 其衍生物材料可以使用于环境、能源、生物医疗等 新领域。 因此，应该重新审视木基材料，通过先进 技术满足可持续发展的要求，从而消除对不可再生 资源日益减少的担忧。 近几十年来，木材衍生物如纤维素、木质素等 的组成和木材衍生物的结构研究有了显著的进 展［１－３］ ，但这一过程需要复杂的制备方法，从纳米 纤维素分离到材料的组装，需要大量的人力、物力 以及能源消耗。 相比之下，木材本身就具有一种天 然的分级结构，从以米为单位级的树干，毫米级的 年轮，微米级的木材细胞，到纳米级的纤维素分子， 是一类结构层次分明、构造有序的多尺度分级结构 天然复合材料。 除拥有精妙的多尺度分级结构外， 还具有天然形成的精细分级微纳米通道，孔径尺寸 具有从毫米到纳米的明显分级特征，因此更有利于 用于水、离子和氧气等其他营养物质的运输。 这些 特性为木材的功能化设计创造了良好的基础。 在 这里笔者介绍了几种功能化木材在储能、污水处 理、淡化海水、电子领域以及建筑方面的应用研究 概况，以供同行参考。 １ 木材在污水处理方向的应用 在经济快速发展的同时，人类不可避免地要承 受随之而来的环境恶化问题。 水污染一直是世界 上最紧迫的问题之一，严重威胁着人们的健康。 在 城市生活污水、工业废水中都存在着诸多的污染 物，同时石油开采和运输过程中泄漏事故频发，导 致海水污染、环境破坏和生态失调等问题［４－７］ 。 许 多科学家都在努力寻找一种高效简单的污水快捷 处理方法。 尽管在废水处理方面已经进行了大量 的研究［８－９］ ，但考虑到对环境可能造成二次污染问 题，研究的重点已经开始转向利用可降解的生物质 材料进行污水的处理。 木材是一种有着丰富的多 级介孔结构天然材料，此外在细胞壁内不同化合物 具有多种功能基团，丰富且错乱的孔道结构可以增 加水流经过木材的时间，细胞内壁上的官能团则能 进行后续的反应处理。 因此只需通过简单的物理 化学处理，木材就可以在污水处理上得到应用并达 到预期目标。 由此可见，木材在废水处理方面的优 势是十分明显的。 最近，Ｃｈｅｎ 等［８］ 通过水浴的方 法直接在原木上生长了钯粒子，并用来降解含有甲 基蓝有机化合物染料的污水，如图所示（图 １ａ）。 由于复杂的木材介孔结构为污水提供了最佳的垂 直通道，使其有足够的停留时间让有机化合物接触 到内部细胞壁上的催化剂，同时随着木质素及半纤 维素的减少，木材细胞壁表面的钯纳米颗粒数目减 少。 这是由于纤维素、半纤维素和木质素分子的极 性基团（—ＣＯＯＨ，—ＯＨ， —ＣＯ）可以将钯捕获， 并使其还原。 在进行脱木素等处理后表面基团减 少，使得被还原的钯粒子数目减少，这种变化可以 在添加还原钯和没有添加还原钯木材的颜色对比 上直接观察到。 由图 １ｂ 可见，含有亚甲基蓝的污 水在通过钯修饰的木材后，污水由蓝色变为无色。 从紫外⁃可见光吸收光谱可知，对比处理前后，亚甲 基蓝的吸收峰值消失了，由此表明化合物完全降解 （图 １ｃ）。 在 ｐＨ １～１２ 的变化范围中（图 １ｄ），降解 效率在不同的 ｐＨ 下是稳定的，而在水中的通量最 高可达 １×１０ ５ Ｌ ／ （ｍ ２·ｈ）（图 １ｅ）。 此外，Ｆｕ 等［９］ 和 Ｇｕａｎ 等［１０］ 将木材脱除木质 素及改性处理，使木材得到丰富的多级孔道结构以 应用于油水分离上，这样的处理为吸附提供了有利 的条件。 Ｆｕ 等［９］ 将树脂／ 丙酮溶液浸渍到预先处 理好的模板中，得到了一种疏水亲油的复合材料， 经过处理的木材依旧保持着原有的孔道结构，而在 细胞壁上的纳米级孔道则被树脂完全填充。 由该 １１
林业工程学报 第4卷 Pd NP is-situ wavelength(nm) °cmmd(m b金属钯-木材复合材料降解亚甲基蓝和硼氢化钠混合物示意图;c.亚甲基藍降解前 后紫外可见光光谱;d、e.不同条件下亚甲基蓝降解效率曲线 图1金属钯木材复合材料对染料的降解 Fig. 1 Degradation of dyes by metal palladium-wood composite 方法得到的功能性木材,疏水角可以达到140°,且研究完善。同时作为一种治理污染的装置,在对污 在水下具有高亲油特性,处理后的木材在短时间内水进行处理的过程中不能产生二次污染。例如,为 可以吸收大量的油。而Guan等0用甲基三甲基了达到疏水性,通常使用氟化物或有机硅烷化学物 硅烷对脱掉木质素及半纤维素的木材模板进行修质改性,这些化学物质大多对人体和环境有害。因 饰,得到具有大量波浪状堆叠层的“木制海绵”,这此,在保证功能化的同时,应注意其对环境的影响 种木制多孔海绵有着优良的机械性能,在承受避免使用有毒化学品。此外,还应该扩大木质功能 60%的应变后,外力去除仍可完全恢复原样。在压化材料在污染物处理方面的使用范围,除对水体中 缩应变分别为20%,40%和60%时的应力应变大的有害物质处理外,还应该进一步扩大到其他领 致分为2个阶段:当应变小于30%时,为线性弹力域,例如空气和土壤等。 区域,这表现为木制海绵骨架受压时的弹性变形 当大于30%的时候应力突然增加是因为致密化2木材在海水淡化方面的应用 区域与堆叠层相互挤压而造成的。这种木制海绵 随着人口增长和气候变化等因素的影响,人们 在经过100次应变为40%压缩后,仍然为原始高度对淡水的需求量越来越大,全球淡水资源短缺的情 的93%,能量损失系数由第一个循环的0.54降至况日益紧迫。根据此前的一项研究估计,全球缺水 第100个周期的0.25。对材料的疏水性测试发现,人口有17亿-31亿,这就意味着目前的缺水情况 该材料的外表面疏水角可达151°,内表面可达比预计的更加严重。虽然地球上的海水资源非常 134°。这些优良的机械性能,以及低密度、高孔隙丰富,但是97%的水都在海洋里,因此为了解决淡 度和疏水/亲油的特性,赋予了木制多孔海绵高达水资源缺乏的问题一直以来世界各国的科学家都 41g/g的吸油能力和优秀的再循环能力。在集油把目光投向了海洋。使用太阳能蒸发方式从海水 装置的基础上,以木制海绵制备的过滤器可以从水中获得淡水,被认为最绿色清洁的方法之一。自 中连续分离污染物,通量高达847L/(h·g)。 1872年世界上第一座太阳能蒸馏器在智利诞生 木质功能性材料在污水处理上的应用,充分利人们用太阳能进行海水淡化的研究进程就一直没 用了木材独特的孔道结构,通过修饰改良,打破了有停止目前,各种光吸收剂如泡沫碳、石墨 木材应用上的限制。与以往的粉体、薄膜、海绵等烯、纳米金、Ti2O3纳米粒子、碳纳米管等已被用作 材料相比,木质三维(3D)材料不仅具有多孔结构、高效太阳能蒸汽蒸发的光热转换材料-。与此 比表面积大、吸收率高等特点,还具有来源广泛、成同时,具有亲水性的二维或三维的多孔材料因构建 本低廉、对环境影响更小和便于大规模生产加工的了高效的水运输通道,在太阳能蒸发装置上有着很 优势。 好的应用前景。但是现有的大多数蒸发装置都需 然而,到目前为止,木质材料在污水处理方面复杂的制造工艺及昂贵的成本,因而不可能大规模 应用仍处在初级阶段,还需要科研工作者进一步的制备推广,这大大限制了其在生活中的应用。树木
林 业 工 程 学 报 第 ４ 卷 ａ、ｂ．金属钯⁃木材复合材料降解亚甲基蓝和硼氢化钠混合物示意图；ｃ．亚甲基蓝降解前、 后紫外可见光光谱；ｄ、ｅ．不同条件下亚甲基蓝降解效率曲线 图 １ 金属钯⁃木材复合材料对染料的降解［８］ Ｆｉｇ． １ Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｙｅｓ ｂｙ ｍｅｔａｌ ｐａｌｌａｄｉｕｍ⁃ｗｏｏｄ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ 方法得到的功能性木材，疏水角可以达到 １４０°，且 在水下具有高亲油特性，处理后的木材在短时间内 可以吸收大量的油。 而 Ｇｕａｎ 等［１０］ 用甲基三甲基 硅烷对脱掉木质素及半纤维素的木材模板进行修 饰，得到具有大量波浪状堆叠层的“木制海绵”，这 种木制多孔海绵有着优良的机械性能，在承受 ６０％的应变后，外力去除仍可完全恢复原样。 在压 缩应变分别为 ２０％，４０％和 ６０％时的应力⁃应变大 致分为 ２ 个阶段：当应变小于 ３０％时，为线性弹力 区域，这表现为木制海绵骨架受压时的弹性变形； 当大于 ３０％的时候，应力突然增加，是因为致密化 区域与堆叠层相互挤压而造成的。 这种木制海绵 在经过 １００ 次应变为 ４０％压缩后，仍然为原始高度 的 ９３％，能量损失系数由第一个循环的 ０．５４ 降至 第 １００ 个周期的 ０．２５。 对材料的疏水性测试发现， 该材料的外表面疏水角可达 １５１°，内表面可达 １３４°。 这些优良的机械性能，以及低密度、高孔隙 度和疏水／ 亲油的特性，赋予了木制多孔海绵高达 ４１ ｇ ／ ｇ 的吸油能力和优秀的再循环能力。 在集油 装置的基础上，以木制海绵制备的过滤器可以从水 中连续分离污染物，通量高达 ８４．７ Ｌ ／ （ｈ·ｇ）。 木质功能性材料在污水处理上的应用，充分利 用了木材独特的孔道结构，通过修饰改良，打破了 木材应用上的限制。 与以往的粉体、薄膜、海绵等 材料相比，木质三维（３Ｄ）材料不仅具有多孔结构、 比表面积大、吸收率高等特点，还具有来源广泛、成 本低廉、对环境影响更小和便于大规模生产加工的 优势。 然而，到目前为止，木质材料在污水处理方面 应用仍处在初级阶段，还需要科研工作者进一步的 研究完善。 同时作为一种治理污染的装置，在对污 水进行处理的过程中不能产生二次污染。 例如，为 了达到疏水性，通常使用氟化物或有机硅烷化学物 质改性，这些化学物质大多对人体和环境有害。 因 此，在保证功能化的同时，应注意其对环境的影响， 避免使用有毒化学品。 此外，还应该扩大木质功能 化材料在污染物处理方面的使用范围，除对水体中 的有害物质处理外，还应该进一步扩大到其他领 域，例如空气和土壤等。 ２ 木材在海水淡化方面的应用 随着人口增长和气候变化等因素的影响，人们 对淡水的需求量越来越大，全球淡水资源短缺的情 况日益紧迫。 根据此前的一项研究估计，全球缺水 人口有 １７ 亿～３１ 亿，这就意味着目前的缺水情况 比预计的更加严重。 虽然地球上的海水资源非常 丰富，但是 ９７％的水都在海洋里，因此为了解决淡 水资源缺乏的问题一直以来世界各国的科学家都 把目光投向了海洋。 使用太阳能蒸发方式从海水 中获得淡水，被认为最绿色清洁的方法之一。 自 １８７２ 年世界上第一座太阳能蒸馏器在智利诞生， 人们用太阳能进行海水淡化的研究进程就一直没 有停止［１１－１５］ 。 目前，各种光吸收剂如泡沫碳、石墨 烯、纳米金、Ｔｉ ２Ｏ３纳米粒子、碳纳米管等已被用作 高效太阳能蒸汽蒸发的光热转换材料［１６－１９］ 。 与此 同时，具有亲水性的二维或三维的多孔材料因构建 了高效的水运输通道，在太阳能蒸发装置上有着很 好的应用前景。 但是现有的大多数蒸发装置都需 复杂的制造工艺及昂贵的成本，因而不可能大规模 制备推广，这大大限制了其在生活中的应用。 树木 １２
第3期 王成毓,等:木材功能化研究新进展 作为自然生物,其光合作用依赖于水和二氧化碳,率。多孔的碳化层能够有效地吸收阳光,增加光的 通过根部吸收地下水,然后将水向上运输,再经叶反射路径,最大限度地吸收太阳能,使顶部表面的 片蒸发。据报道树木通过根部系统吸收的水,超过热量局部化,同时由于木材的隔热性能优异2),水 ∞0%通过蒸腾作用回到了空气中。树木的蒸腾可以沿着垂直排列的微通道传输到木材顶部的表 作用是太阳能利用和水净化的自然模型。而理想面。图2c试验测定了表层碳化的木材、无定形碳 的太阳能淡化水装置一般具有连续的阳光吸收、隔和天然木材的光吸收光谱。由于双层木材的微观 热和良好的水运输通道特性。对于光吸收层而言,结构和双层结构之间的协同作用,双层木材几乎吸 需具有高的宽带太阳能吸收和有效的光热转化能收了整个波长范围内的所有入射光,吸收率接近 力;而良好的热绝缘部分应具有较低的热传导能99%。如图2d所示,该装置最大太阳能蒸汽生成 力,以减少水热量的损失;具有亲水性和多孔的微速率超过122kg/(m2h),其能量转化效率约为 观结构将有助水及蒸汽的流通2。 90%。Liu等{2还报告了一种基于木材的太阳能 受树木蒸腾作用的启发,天然木材具有开放和蒸发装置,它由天然木材和一层用作吸收光线的石 对齐的徵通道,可用于制作有效的海水淡化装墨烯氧化物组成。木材具有高度多孔的微观结构 置2。Zhu等(近来设计了一种以木材为基础的(图2e),氧化石墨烯层紧密附着在多孔木材基体 太阳能淡化海水的装置,该装置巧妙地利用了木材上,这种结构有助于提高太阳能吸收和光热转换能 天然的开放孔道及亲水特点,将木材表面碳化,形力(图2)。这种装置具有多孔结构、高吸光性、良 成一种独特的双层结构(图2a)。如图2b是双层好的亲水性和低导热性特点,在12kW/m2的模拟 木材的SEM图,可见顶部碳化的部分依旧保持着太阳光照射下,蒸发速率高达14.02kg/(m2h) 木材原有的孔道结构,这极大地提升了水的运输速(图2g)。 absorpion Surface Carbonization Water pumping 8910 150180210 u 100 a.木材碳化后的双层结构;b.SEM图;c、d光吸收图谱以及不同光照条件下的蒸汽速率; e玉覆盖石墨烯前、后木材的微孔结构;g原木和石墨-木材在水中的蒸发速率 图2处理后的木材在水中的蒸发速率{2 Fig. 2 Rate of evaporation of treated wood from water 将处理过的木材用作太阳能海水淡化,其原理 尽管将天然木材进行处理用于太阳能海水淡 是直接利用了木材的天然孔道以及亲水的特性,与化有导热系数低、亲水性好、力学性能强且能量转 其他的太阳能蒸发装置相比,制备工艺简单,原料化率高等优点,但仍有一些问题需要解决。例如天 更加广泛,绿色可降解,对环境几乎无污染,便于更然木材长期浸泡在水中,会发生腐烂现象,逐渐被 大规模的生产加工。 微生物分解。因此,需要进一步提高天然木材在高
第 ３ 期 王成毓，等：木材功能化研究新进展 作为自然生物，其光合作用依赖于水和二氧化碳， 通过根部吸收地下水，然后将水向上运输，再经叶 片蒸发。 据报道树木通过根部系统吸收的水，超过 ９０％通过蒸腾作用回到了空气中［２０］ 。 树木的蒸腾 作用是太阳能利用和水净化的自然模型。 而理想 的太阳能淡化水装置一般具有连续的阳光吸收、隔 热和良好的水运输通道特性。 对于光吸收层而言， 需具有高的宽带太阳能吸收和有效的光热转化能 力；而良好的热绝缘部分应具有较低的热传导能 力，以减少水热量的损失；具有亲水性和多孔的微 观结构将有助水及蒸汽的流通［２１］ 。 受树木蒸腾作用的启发，天然木材具有开放和 对齐的微通道，可用于制作有效的海水淡化装 置［２２］ 。 Ｚｈｕ 等［２１］近来设计了一种以木材为基础的 太阳能淡化海水的装置，该装置巧妙地利用了木材 天然的开放孔道及亲水特点，将木材表面碳化，形 成一种独特的双层结构（图 ２ａ）。 如图 ２ｂ 是双层 木材的 ＳＥＭ 图，可见顶部碳化的部分依旧保持着 木材原有的孔道结构，这极大地提升了水的运输速 率。 多孔的碳化层能够有效地吸收阳光，增加光的 反射路径，最大限度地吸收太阳能，使顶部表面的 热量局部化，同时由于木材的隔热性能优异［２３］ ，水 可以沿着垂直排列的微通道传输到木材顶部的表 面。 图 ２ｃ 试验测定了表层碳化的木材、无定形碳 和天然木材的光吸收光谱。 由于双层木材的微观 结构和双层结构之间的协同作用，双层木材几乎吸 收了整个波长范围内的所有入射光，吸收率接近 ９９％。 如图 ２ｄ 所示，该装置最大太阳能蒸汽生成 速率超过 １２．２ ｋｇ ／ （ｍ ２·ｈ），其能量转化效率约为 ９０％。 Ｌｉｕ 等［２４］还报告了一种基于木材的太阳能 蒸发装置，它由天然木材和一层用作吸收光线的石 墨烯氧化物组成。 木材具有高度多孔的微观结构 （图 ２ｅ），氧化石墨烯层紧密附着在多孔木材基体 上，这种结构有助于提高太阳能吸收和光热转换能 力（图 ２ｆ）。 这种装置具有多孔结构、高吸光性、良 好的亲水性和低导热性特点，在 １２ ｋＷ／ ｍ ２的模拟 太阳光照射下，蒸发速率高达 １４． ０２ ｋｇ ／ （ ｍ ２·ｈ） （图 ２ｇ）。 ａ．木材碳化后的双层结构；ｂ．ＳＥＭ 图；ｃ、ｄ．光吸收图谱以及不同光照条件下的蒸汽速率； ｅ、ｆ．覆盖石墨烯前、后木材的微孔结构； ｇ．原木和石墨－木材在水中的蒸发速率 图 ２ 处理后的木材在水中的蒸发速率［２２－２４］ Ｆｉｇ． ２ Ｒａｔｅ ｏｆ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒｅａｔｅｄ ｗｏｏｄ ｆｒｏｍ ｗａｔｅｒ 将处理过的木材用作太阳能海水淡化，其原理 是直接利用了木材的天然孔道以及亲水的特性，与 其他的太阳能蒸发装置相比，制备工艺简单，原料 更加广泛，绿色可降解，对环境几乎无污染，便于更 大规模的生产加工。 尽管将天然木材进行处理用于太阳能海水淡 化有导热系数低、亲水性好、力学性能强且能量转 化率高等优点，但仍有一些问题需要解决。 例如天 然木材长期浸泡在水中，会发生腐烂现象，逐渐被 微生物分解。 因此，需要进一步提高天然木材在高 １３
林业工程学报 第4卷 湿度环境下的稳定性,以满足长期利用的要求。此热性能得到了进一步的提升。 外值得关注的是,在太阳能蒸发淡化海水的过程 透明木材与传统玻璃相比,具有以下优点:1) 中,盐类在太阳能蒸发器中的积累会严重影响工作在外力作用下不易碎。传统玻璃在受到外力撞击 效率。虽然使用处理过的木材在一定程度上减少时十分容易粉碎形成尖锐的碎片,从而具有对人造 了盐的积累,但是随时间的增加,盐的过量积累成伤害的潜在威胁,而透明的木材在受到外力的作 会降低此装置的效率。因此,对木材进行合理的结用下则会保持完整,这是一种安全、透明的建筑材 构设计,有效避免蒸发过程中盐的过量积累,对保料。2)环境友好。据报道我国的废玻璃回收率大 持太阳能蒸汽发生装置的稳定性具有重要意义。约只有13%,大量的废玻璃还没有得到有效的回 3木材在建筑方面的应用 收与利用3。反观透明木材是可再生的,且为相 对易降解的材料。3)能源效率高,透明木材作为 随着科技水平的逐渐提高,木材在建筑上的应建筑材料,可以有效地将阳光均匀散射到室内,为 用得到发展,突破了木材光学以及机械性能的不足建筑物提供一致、均匀的室内照明,不会产生眩光 而带来的限制。与此同时,为了满足人们对舒适生的效果。此外透明木材的隔热效果比玻璃强,这将 活的需求,以及解决能源匮乏的问题,近年来复合有助于提高住宅和汽车的热能效率,减少传统玻璃 型建筑材料成为研究的热点,节能减排成为新时代窗户的能量散失。 的代名词。然而,在实际生活中,以热的形式散失 近期,超强木材的出现,弥补了木材在机械强 的能量居多。据统计,建筑物通过窗户散失的能量度上的不足,使木材在建筑等领域具有更广泛的潜 约占建筑物能量消耗的30%,在瑞典占的比例更在应用前景。近来Song等{采用了一种简单有 大,约70%,我国约占50%。国内外的实践证明,效的方法可以把原生木材直接处理成为一种超强 提高建筑物围护结构的保温性能,特别是提高窗户超韧的高性能结构材料。该材料是将去除木质素 保温性能是减少建筑物热量散失的最经济、最有效和半纤维素的木板通过高温压缩而制得。相比原 方法。 生木材,获得的致密木材在厚度上减少了约80% 木材在因其独特的结构、生物可降解性以及低从分子水平上看,由于纤维素分子链富含羟基,紧 热导率等优良特性被大家所认可,但是因其光压在一起的纤维素纳米纤维之间形成了大量氢键 学透明度不好,因此在许多领域的应用受到限制。这对于大幅提高材料的韧性和强度起到了关键作 木材之所以不透明,是由其多孔的细胞结构所造成用。此外,通过这种方法获得的超强木材结构变得 的。多孔的细胞结构使光在细胞和孔道的界面上致密而无缺陷,在潮湿环境下结构性能稳定,各项 发生了散射,并且木材中木质素和其他发色基团吸机械性能都得到了很大提高,超出天然木材10倍 光性质也造成了木材的不透明性。因此,去除木材以上。其中抗拉强度可达到587MPa,可与钢材相 中的有色基团和使用折射率与纤维素相近的材料媲美,但是其质量仅为钢材的1/6-1/7。由于超强 将孔道填充是制备透明木材的关键。Ii等{x和致密木材的密度低,比拉伸强度超过几乎所有金属 Zh等21分别使用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和和合金材料甚至包括钛合金,从而使得木材在建 其他树脂对脱去木质素的木材模板进行填充,得到筑的其他领域上应用更加广泛。 了透光率达90%的透明木材。该材料具有低热导 与此同时,相变材料与木材共同作用制备的复 率及独特的光学特性,将其应用到窗户上,既节约合材料也广泛应用在建筑物中。相变材料可以在 能源也可以减少对环境的污染。随后Li等采相变过程中吸附或释放热能用于存储能量,早已广 用将木材中有色基团改性的方法,在保留了近泛应用于建筑中用来保持室内的温度,减少能源的 80%木质素的情况下,制备出机械强度更高的透明消耗[-3。一般而言,只有固液相变材料才能作 木材。吴燕{首先在生物酶与冰醋酸的混合物中为建筑的储热材料,然而具有高潜热的固液相 添加微量H2O2以去除木材中的木质素,待反应变材料在相变过程中始终存在漏液问题,天然木材 1-~2h后,再用质量分数30%的H2O2和25%的存在着多级孔道结构恰好巧妙地解决了这一问题。 NH2H2O对木材进行处理,缩短了脱除木质素的Yang等通过将相变材料十四醇与热敏材料 时间,制造出了力学性能优异的透明木材。Yu同添加到脱木素木材中,得到了不借助温度计等工 等在透明木材中加入CsWO3纳米颗粒,制备出具可以直观判断当前温度的相变储能木材。当温 具有优异热屏蔽性能的透明木材,使透明木材的隔度低于相变温度时呈现深蓝色,接近相变温度时显
林 业 工 程 学 报 第 ４ 卷 湿度环境下的稳定性，以满足长期利用的要求。 此 外值得关注的是，在太阳能蒸发淡化海水的过程 中，盐类在太阳能蒸发器中的积累会严重影响工作 效率。 虽然使用处理过的木材在一定程度上减少 了盐的积累［２２］ ，但是随时间的增加，盐的过量积累 会降低此装置的效率。 因此，对木材进行合理的结 构设计，有效避免蒸发过程中盐的过量积累，对保 持太阳能蒸汽发生装置的稳定性具有重要意义。 ３ 木材在建筑方面的应用 随着科技水平的逐渐提高，木材在建筑上的应 用得到发展，突破了木材光学以及机械性能的不足 而带来的限制。 与此同时，为了满足人们对舒适生 活的需求，以及解决能源匮乏的问题，近年来复合 型建筑材料成为研究的热点，节能减排成为新时代 的代名词。 然而，在实际生活中，以热的形式散失 的能量居多。 据统计，建筑物通过窗户散失的能量 约占建筑物能量消耗的 ３０％，在瑞典占的比例更 大，约 ７０％，我国约占 ５０％。 国内外的实践证明， 提高建筑物围护结构的保温性能，特别是提高窗户 保温性能是减少建筑物热量散失的最经济、最有效 方法。 木材在因其独特的结构、生物可降解性以及低 热导率等优良特性［２５］ 被大家所认可，但是因其光 学透明度不好，因此在许多领域的应用受到限制。 木材之所以不透明，是由其多孔的细胞结构所造成 的。 多孔的细胞结构使光在细胞和孔道的界面上 发生了散射，并且木材中木质素和其他发色基团吸 光性质也造成了木材的不透明性。 因此，去除木材 中的有色基团和使用折射率与纤维素相近的材料 将孔道填充是制备透明木材的关键。 Ｌｉ 等［２６］ 和 Ｚｈｕ 等［２７］分别使用聚甲基丙烯酸甲酯（ＰＭＭＡ）和 其他树脂对脱去木质素的木材模板进行填充，得到 了透光率达 ９０％的透明木材。 该材料具有低热导 率及独特的光学特性，将其应用到窗户上，既节约 能源也可以减少对环境的污染。 随后 Ｌｉ 等［２８］ 采 用将木材中有色基团改性的方法，在保留了近 ８０％木质素的情况下，制备出机械强度更高的透明 木材。 吴燕［２９］首先在生物酶与冰醋酸的混合物中 添加微量 Ｈ２ Ｏ２ 以去除木材中的木质素，待反应 １～２ ｈ 后，再用质量分数 ３０％ 的 Ｈ２Ｏ２和 ２５％ 的 ＮＨ３·Ｈ２Ｏ 对木材进行处理，缩短了脱除木质素的 时间，制造出了力学性能优异的透明木材。 Ｙｕ 等［３０］在透明木材中加入 ＣｓｘＷＯ３纳米颗粒，制备出 具有优异热屏蔽性能的透明木材，使透明木材的隔 热性能得到了进一步的提升。 透明木材与传统玻璃相比，具有以下优点：１） 在外力作用下不易碎。 传统玻璃在受到外力撞击 时十分容易粉碎形成尖锐的碎片，从而具有对人造 成伤害的潜在威胁，而透明的木材在受到外力的作 用下则会保持完整，这是一种安全、透明的建筑材 料。 ２）环境友好。 据报道我国的废玻璃回收率大 约只有 １３％，大量的废玻璃还没有得到有效的回 收与利用［３１］ 。 反观透明木材是可再生的，且为相 对易降解的材料。 ３） 能源效率高，透明木材作为 建筑材料，可以有效地将阳光均匀散射到室内，为 建筑物提供一致、均匀的室内照明，不会产生眩光 的效果。 此外透明木材的隔热效果比玻璃强，这将 有助于提高住宅和汽车的热能效率，减少传统玻璃 窗户的能量散失。 近期，超强木材的出现，弥补了木材在机械强 度上的不足，使木材在建筑等领域具有更广泛的潜 在应用前景。 近来 Ｓｏｎｇ 等［３２］ 采用了一种简单有 效的方法可以把原生木材直接处理成为一种超强 超韧的高性能结构材料。 该材料是将去除木质素 和半纤维素的木板通过高温压缩而制得。 相比原 生木材，获得的致密木材在厚度上减少了约 ８０％。 从分子水平上看，由于纤维素分子链富含羟基，紧 压在一起的纤维素纳米纤维之间形成了大量氢键， 这对于大幅提高材料的韧性和强度起到了关键作 用。 此外，通过这种方法获得的超强木材结构变得 致密而无缺陷，在潮湿环境下结构性能稳定，各项 机械性能都得到了很大提高，超出天然木材 １０ 倍 以上。 其中抗拉强度可达到 ５８７ ＭＰａ，可与钢材相 媲美，但是其质量仅为钢材的 １ ／ ６～１ ／ ７。 由于超强 致密木材的密度低，比拉伸强度超过几乎所有金属 和合金材料，甚至包括钛合金，从而使得木材在建 筑的其他领域上应用更加广泛。 与此同时，相变材料与木材共同作用制备的复 合材料也广泛应用在建筑物中。 相变材料可以在 相变过程中吸附或释放热能用于存储能量，早已广 泛应用于建筑中用来保持室内的温度，减少能源的 消耗［３３－３５］ 。 一般而言，只有固液相变材料才能作 为建筑的储热材料［３６］ ，然而具有高潜热的固液相 变材料在相变过程中始终存在漏液问题，天然木材 存在着多级孔道结构恰好巧妙地解决了这一问题。 Ｙａｎｇ 等［３７］通过将相变材料十四醇与热敏材料一 同添加到脱木素木材中，得到了不借助温度计等工 具可以直观判断当前温度的相变储能木材。 当温 度低于相变温度时呈现深蓝色，接近相变温度时显 １４
第3期 王成毓,等:木材功能化研究新进展 示浅蓝色,高于相变温度时显示近乎白色,这在满去了复杂的自下而上的组装过程。另一方面,由于 足功能性的同时增加了美观性。木材本身是一种木材是一种可再生材料,也减少了对化石资源的 具有良好保温性能的天然多孔材料,而脱木质素木消耗 材在保留木材原有的多孔结构的基础上,比原始木 透明木材在电子器件及柔性显示等领域也有 材具有更强的吸附能力,从而减小材料两侧的热交着优良的表现。Tang等别将银纳米线刮在制备 换,减少内部温度的波动,从而达到保温的目的。好的透明柔性木膜上得到一种透明度高达80%和 4木材在电子器件方面的应用 表面电阻为119/m2的透明薄膜(图3b)。这种透 明木材薄膜在太阳能电池、柔性显示器和其他产品 如今人们的生活无时无刻都离不开电子器件,的电子应用方面显示出了巨大的潜力。Iang 高性能、低成本、环境友好型的电子器件越来越受等{以透明木材为透明层制备出了可以电致变色 到人们的重视。最近,Chen等3通过简单的化学的透明器件(图3c),在外加电压情况下最大色差 处理从巴沙木细胞壁中去除木质素和半纤维素,将为(△E°=434)。最近,Zh等制备了一种雾度 木材转化为具有片状的弹簧结构,随后将其碳化,高达80%、透明度可达92%的透明木材(图3d)。 得到了具有良好电学性能和机械性能的碳海绵,实由于雾度的存在,极大地增强了光在透明木材里的 现了脆性木碳向可压缩木碳海绵的转变。如用木散射吸收。将透明木材与砷化镓薄膜太阳能电池 炭海绵制作的应变传感器(图3a),当有外力作用结合,由于增强了光散射,极大地增加了光子的移 于传感器上时,器件的电阻减小,LED灯的亮度增动路径,同时减少了表面反射损耗(图3e),从而增 加。除此之外,该材料在穿戴电子设备、超级电容加太阳能电池对光的捕捉能力,导致整体能量转换 器和催化剂支架等方面有着潜在的应用价值。碳效率提高了18%。这些研究成果为未来的绿色、 纳米管、碳纳米纤维、石墨烯等材料相比,该材料省一次性的光电子器件的发展提供了前提条件。 25 trelease a.木炭海绵在压力传感器上的应用;b.导电柔性透明木膜点亮LED灯;c以透明木材为基地的电致变色材料 通电前后颜色及电荷密度变化;d光在透明木材的散射示意图;e透明木材在太阳能电池上应用示意图 图3功能化木材在电子器件上的应用 Fig 3 Functional wood applied in electrons deviceic 近年来高倍聚光电池因具有转化率高、电池占实际应用中,如透明木材替代玻璃的主要技术障碍 地面积小和耗材少的优点,成为人们研究的热点,是对材料的透明度的调节,即降低透明木材的光学 代表性的是砷化镓(GaAs)太阳能电池。然而,事雾霾以减少传输光学图像的失真2 实上只有前3μm的GaAs层在光电转换上起到作 以木材为原料制得的电子器件,虽然可减少不 用,同时由于GaAs非常的昂贵,为了降低材料的可再生能源的消耗,降低环境的污染,为可穿戴电 成本,应该寻找一种更廉价的基底材料,然后采用子产品应用创造了更加便利的条件,但是由于相关 外延生长的方法形成砷化镓(GaAs)薄膜。从以上的研究报道较少,真正应用到实际生活中还有漫长 角度出发,透明木材是一种极好的候选材料。但在的路程
第 ３ 期 王成毓，等：木材功能化研究新进展 示浅蓝色，高于相变温度时显示近乎白色，这在满 足功能性的同时增加了美观性。 木材本身是一种 具有良好保温性能的天然多孔材料，而脱木质素木 材在保留木材原有的多孔结构的基础上，比原始木 材具有更强的吸附能力，从而减小材料两侧的热交 换，减少内部温度的波动，从而达到保温的目的。 ４ 木材在电子器件方面的应用 如今人们的生活无时无刻都离不开电子器件， 高性能、低成本、环境友好型的电子器件越来越受 到人们的重视。 最近，Ｃｈｅｎ 等［３８］ 通过简单的化学 处理从巴沙木细胞壁中去除木质素和半纤维素，将 木材转化为具有片状的弹簧结构，随后将其碳化， 得到了具有良好电学性能和机械性能的碳海绵，实 现了脆性木碳向可压缩木碳海绵的转变。 如用木 炭海绵制作的应变传感器（图 ３ａ），当有外力作用 于传感器上时，器件的电阻减小，ＬＥＤ 灯的亮度增 加。 除此之外，该材料在穿戴电子设备、超级电容 器和催化剂支架等方面有着潜在的应用价值。 碳 纳米管、碳纳米纤维、石墨烯等材料相比，该材料省 去了复杂的自下而上的组装过程。 另一方面，由于 木材是一种可再生材料，也减少了对化石资源的 消耗。 透明木材在电子器件及柔性显示等领域也有 着优良的表现。 Ｔａｎｇ 等［３９］ 将银纳米线刮在制备 好的透明柔性木膜上得到一种透明度高达 ８０％和 表面电阻为 １１ Ω／ ｍ ２的透明薄膜（图 ３ｂ）。 这种透 明木材薄膜在太阳能电池、柔性显示器和其他产品 的电 子 应 用 方 面 显 示 出 了 巨 大 的 潜 力。 Ｌａｎｇ 等［４０］以透明木材为透明层制备出了可以电致变色 的透明器件（图 ３ｃ），在外加电压情况下最大色差 为（ΔＥ ∗ ＝ ４３．４）。 最近，Ｚｈｕ 等［４１］制备了一种雾度 高达 ８０％、透明度可达 ９２％的透明木材（图 ３ｄ）。 由于雾度的存在，极大地增强了光在透明木材里的 散射吸收。 将透明木材与砷化镓薄膜太阳能电池 结合，由于增强了光散射，极大地增加了光子的移 动路径，同时减少了表面反射损耗（图 ３ｅ），从而增 加太阳能电池对光的捕捉能力，导致整体能量转换 效率提高了 １８％。 这些研究成果为未来的绿色、 一次性的光电子器件的发展提供了前提条件。 ａ．木炭海绵在压力传感器上的应用；ｂ．导电柔性透明木膜点亮 ＬＥＤ 灯；ｃ．以透明木材为基地的电致变色材料， 通电前后颜色及电荷密度变化；ｄ．光在透明木材的散射示意图；ｅ．透明木材在太阳能电池上应用示意图 图 ３ 功能化木材在电子器件上的应用［３８－４１］ Ｆｉｇ． ３ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｗｏｏｄ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎｓ ｄｅｖｉｃｅｉｃ 近年来高倍聚光电池因具有转化率高、电池占 地面积小和耗材少的优点，成为人们研究的热点， 代表性的是砷化镓（ＧａＡｓ）太阳能电池。 然而，事 实上只有前 ３ μｍ 的 ＧａＡｓ 层在光⁃电转换上起到作 用，同时由于 ＧａＡｓ 非常的昂贵，为了降低材料的 成本，应该寻找一种更廉价的基底材料，然后采用 外延生长的方法形成砷化镓（ＧａＡｓ）薄膜。 从以上 角度出发，透明木材是一种极好的候选材料。 但在 实际应用中，如透明木材替代玻璃的主要技术障碍 是对材料的透明度的调节，即降低透明木材的光学 雾霾以减少传输光学图像的失真［２８］ 。 以木材为原料制得的电子器件，虽然可减少不 可再生能源的消耗，降低环境的污染，为可穿戴电 子产品应用创造了更加便利的条件，但是由于相关 的研究报道较少，真正应用到实际生活中还有漫长 的路程。 １５
16 林业工程学报 第4卷 5木材在电池方面的应用 增加,电极极易发生变形和断裂。此外,当电极变 厚时,离子的传输将变得困难,为了保正离子和电 如今,人们对能源的需求快速增长,能源存储子的快速传输,通过减小电极的弯曲度从而缩短扩 成为人们研究的热点4。随着环境问题的出现,散距离是一种好的解决方法。而木材本身有着排 亟待寻找一种高效可持续环境友好型的储能材料。列直线通道,因此,Chen等{提出了一种新型的 木材在地球上有着丰富的储量,且具有可再生性和电极混合设计,将活性材料(磷酸锂铁)加载到碳 可降解性,在能源及相关领域中有着极大的发展化木材通道中,利用木材独特的结构作为厚电极设 空间。 计集电体(图4a)。通过这样的设计,碳化木材框 1999年,日本的索尼公司推出第一块商品化架与排列的通道有助于电子快速传输。由于三维 的可充电锂离子电池后,锂电池因其高能量密度、电极结构独特,具有高导电性,在连续碳骨架中可 循环寿命长、充电功率范围较宽而备受关注{。以进行电子运输,在垂直通道中可以进行低弯曲度 为了进一步提高锂电池的能量密度,人们在研究开的离子运输,电子动力学和离子动力学都得到了显 发新的电极材料,同时优化电极的制作工艺,如添著改善。超厚3D电极可以提供高达76mAh/cm2 加导电剂、黏合剂等。传统的电极制备方法是将混的容量,电流密度为05mcm2,能量密度为26 合物浆化到金属收集器上,增加电极厚度,以降低mWh/cm2。这可以与其他报道的高性能磷酸锂铁 电池中电流收集器的比例。但是,随着电极厚度的(LFP)电极相媲美。 Zno coating Dry slurry on Al foil Li/C-wood Dawood Stable Pressed 3D electrode 3.0 mA cm 1.0 mAh cma 050100150200250300350400450500 a碳化木材作为锂离子电池集电器示意图;b.碳化木材经氧化锌修饰再注入金属锂示意图;c钠与碳化木复合 电极的吸附与剥离过程;d锂箔与碳化木复合材料的循环稳定性测试;e电池连续工作500h的性能测试 图4功能化木材在电池上的应用4-4,4 Fig 4 Functional wood applied in battery 炭化木材还可以作为高容量的金属阳极。金电子运输创造了一条高速的通路。 Zhang等 属锂因有高的电容量和低的电势成为人们理想中将锂浸渍到覆盖一层氧化锌的碳化木材表面,得到 的阳极材料。但是由于其体积变化明显,以及枝晶了一种稳定的金属阳极(图4b),经过250次的循 生长等因素,造成了锂离子电池库仑效率低、循环环测试其性能依旧优于传统的锂电池(图4d)。此 性能差、安全性差等问题4。为了提高金属锂阳外,Luo等{4将金属锂直接填充到经过碳化过木 极的稳定性,最近报道了各种解决方案,如用具有材里,得到了高稳定的钠金属阳极(图4c),该电极 连续多孔的三维网络材料对锂进行封装,这不仅缓工作500h后依旧可以保持良好的电极特性(图 解了金属的枝晶生长,对金属阳极在循环过程中的4e) 体积变化有明显的遏止作用。而经过碳化的木材 虽然木材由于其独特的自然结构,在能源相关 可以提供一种独特的垂直通道结构,且在生长方向研究中取得了很大进展,显示出了良好的发展前 上具有低的弯曲度和高孔隙度,这些垂直的通道为景,且具有环境友好、可降解、可持续产出等特点
林 业 工 程 学 报 第 ４ 卷 ５ 木材在电池方面的应用 如今，人们对能源的需求快速增长，能源存储 成为人们研究的热点［４２］ 。 随着环境问题的出现， 亟待寻找一种高效可持续环境友好型的储能材料。 木材在地球上有着丰富的储量，且具有可再生性和 可降解性，在能源及相关领域中有着极大的发展 空间。 １９９９ 年，日本的索尼公司推出第一块商品化 的可充电锂离子电池后，锂电池因其高能量密度、 循环寿命长、充电功率范围较宽而备受关注［４３］ 。 为了进一步提高锂电池的能量密度，人们在研究开 发新的电极材料，同时优化电极的制作工艺，如添 加导电剂、黏合剂等。 传统的电极制备方法是将混 合物浆化到金属收集器上，增加电极厚度，以降低 电池中电流收集器的比例。 但是，随着电极厚度的 增加，电极极易发生变形和断裂。 此外，当电极变 厚时，离子的传输将变得困难，为了保正离子和电 子的快速传输，通过减小电极的弯曲度从而缩短扩 散距离是一种好的解决方法。 而木材本身有着排 列直线通道，因此，Ｃｈｅｎ 等［４４］ 提出了一种新型的 电极混合设计，将活性材料（磷酸锂铁） 加载到碳 化木材通道中，利用木材独特的结构作为厚电极设 计集电体（图 ４ａ）。 通过这样的设计，碳化木材框 架与排列的通道有助于电子快速传输。 由于三维 电极结构独特，具有高导电性，在连续碳骨架中可 以进行电子运输，在垂直通道中可以进行低弯曲度 的离子运输，电子动力学和离子动力学都得到了显 著改善。 超厚 ３Ｄ 电极可以提供高达 ７．６ ｍＡｈ ／ ｃｍ ２ 的容量，电流密度为 ０．５ ｍＡ／ ｃｍ ２ ，能量密度为 ２６ ｍＷｈ ／ ｃｍ ２ 。 这可以与其他报道的高性能磷酸锂铁 （ＬＦＰ）电极相媲美。 ａ．碳化木材作为锂离子电池集电器示意图；ｂ．碳化木材经氧化锌修饰再注入金属锂示意图；ｃ．钠与碳化木复合 电极的吸附与剥离过程；ｄ．锂箔与碳化木复合材料的循环稳定性测试；ｅ．电池连续工作 ５００ ｈ 的性能测试 图 ４ 功能化木材在电池上的应用［４４－４５，４７］ Ｆｉｇ． ４ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｗｏｏｄ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｂａｔｔｅｒｙ 炭化木材还可以作为高容量的金属阳极。 金 属锂因有高的电容量和低的电势成为人们理想中 的阳极材料。 但是由于其体积变化明显，以及枝晶 生长等因素，造成了锂离子电池库仑效率低、循环 性能差、安全性差等问题［４５］ 。 为了提高金属锂阳 极的稳定性，最近报道了各种解决方案，如用具有 连续多孔的三维网络材料对锂进行封装，这不仅缓 解了金属的枝晶生长，对金属阳极在循环过程中的 体积变化有明显的遏止作用。 而经过碳化的木材 可以提供一种独特的垂直通道结构，且在生长方向 上具有低的弯曲度和高孔隙度，这些垂直的通道为 电子运输创造了一条高速的通路［４６］ 。 Ｚｈａｎｇ 等［４７］ 将锂浸渍到覆盖一层氧化锌的碳化木材表面，得到 了一种稳定的金属阳极（图 ４ｂ），经过 ２５０ 次的循 环测试其性能依旧优于传统的锂电池（图 ４ｄ）。 此 外，Ｌｕｏ 等［４５］将金属锂直接填充到经过碳化过木 材里，得到了高稳定的钠金属阳极（图 ４ｃ），该电极 工作 ５００ ｈ 后依旧可以保持良好的电极特性（图 ４ｅ）。 虽然木材由于其独特的自然结构，在能源相关 研究中取得了很大进展，显示出了良好的发展前 景，且具有环境友好、可降解、可持续产出等特点。 １６
第3期 王成毓,等:木材功能化研究新进展 然而,要获得较高的电化学性能,还需要对木材及 scaffolds from block copolymers[ J]. Science, 2013, 341 其衍生材料做更深入的基础研究。此外,降低成 (6145):530-534.DOl:10.126/ scIence.1238159 本、改进工业生产技术以实现商业化还需要科研61cHUz,FNGY, SEEGER S. Oil/water separation with selective superantiwetting/superwetting surface materials[J].An- 工作者的长期努力。 ewandte Chemie International Edition, 2015, 54(8): 2328 2338.DO1:10.1002/anie.201405785 6展望 [7]ZHANG W, LIU N, CAO Y, et al. Superwetting porous or wastewater treatment. from immiscible oil/water mix 笔者综述了通过自上而下的方法直接利用木 mulsion separation[J]. Advanced Materials Interfaces 材进行组装的木材功能材料在污水处理、太阳能海 (10):1600029.DOl:10.1002/admi201700029 水淡化、储能元件、电子器件以及建筑上的应用研81cHN.,0As,aH1M,aMm, re-allme I- 究概况。与复杂的纳米纤维素等其他木材衍生物 cient water treatment[J]. ACS Nano, 2017, 11(4):4275- 相比,这种方法更加有效而经济。虽然功能化后木 4282.DOl:10.102l/ agnano.7b01350. 材在应用上得到了很大突破,但目前相关的报道还9HQ. ANSARI.20uQ, Wood nanotechnology for 非常有限,在基础研究和应用上还应更加深入,需 strong, mesoporous, and hydrophobic biocomposites for selective separation of oil/water mixtures[J]. ACS Nano, 2018, 12(3) 要不断地开发便于生产和更多功能的木材。功能 222-2230.DOl:;10.102l/ acciano.8b00005. 化木材走向商业化还面临着诸多挑战。笔者认为[10 GUAN H, CHENG Z, WANG X. Highly compressible wood 功能化木材未来研究的重点在于 sponges with a spring- like lamellar structure as effective and reus able oil absorbents[J]. ACS Nano, 2018, 12( 10):10365 1)增加耐久性,延长使用寿命。木材作为 21/acsnano. 8b05763 种生物质材料,在自然条件下容易老化、腐烂,很大[1]NG,G, BORISKINA S,ca. Steam generation under one 程度上限制了在实际生活中的应用,因此寻找一种 sun enabled by a flouting structure with thermal concentration[J] Nature Energy, 2016, 1(9): 16126. DOl: 10. 1038/nenergy 高效的增加耐久性、延长使用寿命,进而扩大其应 用领域的方法,十分必要而迫切。 [12] KRAEMER D, POUDEL B, FENG H P, et al. Hig 2)减少对环境的二次污染。在对木材功能化 performance flat-panel solar thermoelectric generators with high hermal concentration 处理所使用的化学试剂中,还含有对环境有害的药 ature Materials, 2011, 10(7) 532-538.DOl:10.1038/nmat3013. 品(如氟化物、有机烷烃等),使用绿色无污染的化[13] ZHOU L,TANY, WANG J,ta.3Dslf- assembly of 学工艺对木材进行功能化处理,减少对环境的二次 aluminium nanoparticles for plasmon-enhanced solar desalination 污染,是木材功能化改造不可缺少的重要环节 J]. Nature Photonics, 2016, 10(6): 393-398. DOl: 10. 1038/ photon.201675 3)改进制备工艺。虽然木材功能化的研究及[141ZH0UL,TANY,JD,ta. Self-assembly of highly efficient 应用得到了突破性的进展,但是在实际生产中还需 broadband plasmonic absorbers for solar steam generation[J 要克服许多技术上的问题,因此探索新的制备方法 Science Advances, 2016, 2(4): e1501227. DOl: 10. 1126/ 使功能化木材真正应用到实际生活中还需要同行( SURWADE S P, SMIRNOV S N, VLASSIOUK1V,ea.wam 们更多的努力。 desalination using nanoporous single-layer graphene[J].Nature Nanotechnology,2015,10(5):459-464.DO1:10.1038 参考文献( References) nano.2015.37 [16 NI G, LI G, BORISKINAS V, et al. Steam gener [1]ISoGAI A, SAITO T, FUKUZUMI H. TEMPO-oxidized cellulose enabled by a floating structure with thermal concentration[J] nanofibers[J]. Nanoscale, 2011, 3(1):71-85. DOI: 10 1039/c0nr00583e. NENERGY 2016.126 I 2 ]de NooY AE J, BESEMER A C, van BEKKUM H Highly selec- [17] DENG Z, ZHOU J, MIAO L, et al. The emergence of solar ther- nitroxyl radical-mediated oxidation of primary alcohol groups in mal utilization: solar-driven steam generation[J]Journal of Ma- water-soluble glucans[J]. Carbohydrate Research, 1995, 269(1) terials Chemistry A, 2017, 5(17): 7691-7709. DOl: 10 89-98.DOl:10.1016/0008-6215(94)00343-e. 1039/c7ta0l36lb 3]ISOGAI A. Wood nanocellulose: fundamentals and applications [ 18] LEWIS N S. Toward cost-effective solar energy use[J].Science as new bio-based nanomaterials [J]. Joumal of Wood Science 013,59(6):449-459.DOl:10.1007/s10086-013-1365-z [19]LEWIS N S, NOCERA D G. Powering the planet; chemical chal- [ 4]JENEKHE S A, CHEN X L. Self-asser of ordered lenges in solar energy utilization[J]. Proceedings of the National microporous materials from rod-coil block Academy of Sciences, 2006, 103(43 ): 15729-15735. DOl Science,l999,283(5400);372-375.DOl:10.1126/ scIence. 1073/pmas.060395103 [20]马建新,陈亚宁,李卫红,等荒漠防护林典型树种液流特征及 [5]SAI H, TAN K W, HUR K, et al. Hierarchical porous polymer 其对环境因子的响应[J].生态学报,2010,30(3):579-586
第 ３ 期 王成毓，等：木材功能化研究新进展 然而，要获得较高的电化学性能，还需要对木材及 其衍生材料做更深入的基础研究。 此外，降低成 本、改进工业生产技术以实现商业化，还需要科研 工作者的长期努力。 ６ 展 望 笔者综述了通过自上而下的方法直接利用木 材进行组装的木材功能材料在污水处理、太阳能海 水淡化、储能元件、电子器件以及建筑上的应用研 究概况。 与复杂的纳米纤维素等其他木材衍生物 相比，这种方法更加有效而经济。 虽然功能化后木 材在应用上得到了很大突破，但目前相关的报道还 非常有限，在基础研究和应用上还应更加深入，需 要不断地开发便于生产和更多功能的木材。 功能 化木材走向商业化还面临着诸多挑战。 笔者认为 功能化木材未来研究的重点在于： １）增加耐久性，延长使用寿命。 木材作为一 种生物质材料，在自然条件下容易老化、腐烂，很大 程度上限制了在实际生活中的应用，因此寻找一种 高效的增加耐久性、延长使用寿命，进而扩大其应 用领域的方法，十分必要而迫切。 ２）减少对环境的二次污染。 在对木材功能化 处理所使用的化学试剂中，还含有对环境有害的药 品（如氟化物、有机烷烃等），使用绿色无污染的化 学工艺对木材进行功能化处理，减少对环境的二次 污染，是木材功能化改造不可缺少的重要环节。 ３）改进制备工艺。 虽然木材功能化的研究及 应用得到了突破性的进展，但是在实际生产中还需 要克服许多技术上的问题，因此探索新的制备方法 使功能化木材真正应用到实际生活中还需要同行 们更多的努力。 参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）： ［ １ ］ ＩＳＯＧＡＩ Ａ， ＳＡＩＴＯ Ｔ， ＦＵＫＵＺＵＭＩ Ｈ． ＴＥＭＰＯ⁃ｏｘｉｄｉｚｅｄ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｎａｎｏｆｉｂｅｒｓ［ Ｊ］． Ｎａｎｏｓｃａｌｅ， ２０１１， ３ （ １ ）： ７１ － ８５． ＤＯＩ： １０． １０３９ ／ ｃ０ｎｒ００５８３ｅ． ［ ２ ］ ｄｅ ＮＯＯＹ Ａ Ｅ Ｊ， ＢＥＳＥＭＥＲ Ａ Ｃ， ｖａｎ ＢＥＫＫＵＭ Ｈ． Ｈｉｇｈｌｙ ｓｅｌｅｃ⁃ ｔｉｖｅｎｉｔｒｏｘｙｌ ｒａｄｉｃａｌ⁃ｍｅｄｉａｔｅｄ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｉｍａｒｙ ａｌｃｏｈｏｌ ｇｒｏｕｐｓ ｉｎ ｗａｔｅｒ⁃ｓｏｌｕｂｌｅ ｇｌｕｃａｎｓ［Ｊ］． Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ， １９９５， ２６９（１）： ８９－９８． ＤＯＩ： １０．１０１６ ／ ０００８－６２１５（９４）００３４３－ｅ． ［ ３ ］ ＩＳＯＧＡＩ Ａ． Ｗｏｏｄ ｎａｎｏｃｅｌｌｕｌｏｓｅｓ： ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ａｓ ｎｅｗ ｂｉｏ⁃ｂａｓｅｄ ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ ［ Ｊ］． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｗｏｏｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ， ２０１３， ５９（６）： ４４９－４５９．ＤＯＩ：１０．１００７ ／ ｓ１００８６－０１３－１３６５－ｚ． ［ ４ ］ ＪＥＮＥＫＨＥ Ｓ Ａ， ＣＨＥＮ Ｘ Ｌ． Ｓｅｌｆ⁃ａｓｓｅｍｂｌｙ ｏｆ ｏｒｄｅｒｅｄ ｍｉｃｒｏｐｏｒｏｕｓ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｒｏｍ ｒｏｄ⁃ｃｏｉｌ ｂｌｏｃｋ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒｓ ［ Ｊ ］． Ｓｃｉｅｎｃｅ， １９９９， ２８３（ ５４００）： ３７２ － ３７５．ＤＯＩ： １０．１１２６ ／ ｓｃｉｅｎｃｅ． ２８３．５４００．３７２． ［ ５ ］ ＳＡＩ Ｈ， ＴＡＮ Ｋ Ｗ， ＨＵＲ Ｋ， ｅｔ ａｌ． Ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ ｐｏｒｏｕｓ ｐｏｌｙｍｅｒ ｓｃａｆｆｏｌｄｓ ｆｒｏｍ ｂｌｏｃｋ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒｓ ［ Ｊ ］． Ｓｃｉｅｎｃｅ， ２０１３， ３４１ （６１４５）： ５３０－５３４．ＤＯＩ： １０．１１２６ ／ ｓｃｉｅｎｃｅ．１２３８１５９． ［ ６ ］ ＣＨＵ Ｚ， ＦＥＮＧ Ｙ， ＳＥＥＧＥＲ Ｓ． Ｏｉｌ ／ ｗａｔｅｒ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｓｕｐｅｒａｎｔｉｗｅｔｔｉｎｇ ／ ｓｕｐｅｒｗｅｔｔｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ［Ｊ］． Ａｎ⁃ ｇｅｗａｎｄｔｅ Ｃｈｅｍｉｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｄｉｔｉｏｎ， ２０１５， ５４ （ ８）： ２３２８ － ２３３８．ＤＯＩ：１０．１００２ ／ ａｎｉｅ．２０１４０５７８５． ［ ７ ］ ＺＨＡＮＧ Ｗ， ＬＩＵ Ｎ， ＣＡＯ Ｙ， ｅｔ ａｌ． Ｓｕｐｅｒｗｅｔｔｉｎｇ ｐｏｒｏｕｓ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ： ｆｒｏｍ ｉｍｍｉｓｃｉｂｌｅ ｏｉｌ ／ ｗａｔｅｒ ｍｉｘｔｕｒｅ ｔｏ ｅ⁃ ｍｕｌｓｉｏｎ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ［ Ｊ］． Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ， ２０１７， ４ （１０）： １６０００２９． ＤＯＩ：１０．１００２ ／ ａｄｍｉ．２０１７０００２９． ［ ８ ］ ＣＨＥＮ Ｆ， ＧＯＮＧ Ａ Ｓ， ＺＨＵ Ｍ， ｅｔ ａｌ． Ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ， ｔｈｒｅｅ⁃ｄｉｍｅｎ⁃ ｓｉｏｎａｌ ｗｏｏｄ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｄｅｃｏｒａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｆｏｒ ｈｉｇｈｌｙ ｅｆｆｉ⁃ ｃｉｅｎｔ ｗａｔｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ［ Ｊ］． ＡＣＳ Ｎａｎｏ， ２０１７， １１ （ ４）： ４２７５ － ４２８２． ＤＯＩ： １０．１０２１ ／ ａｃｓｎａｎｏ．７ｂ０１３５０． ［ ９ ］ ＦＵ Ｑ， ＡＮＳＡＲＩ Ｆ， ＺＨＯＵ Ｑ， ｅｔ ａｌ． Ｗｏｏｄ ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ｓｔｒｏｎｇ， ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ， ａｎｄ ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ ｂｉｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｆｏｒ ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｉｌ ／ ｗａｔｅｒ ｍｉｘｔｕｒｅｓ［ Ｊ］． ＡＣＳ Ｎａｎｏ， ２０１８， １２（ ３）： ２２２２－２２３０． ＤＯＩ： １０．１０２１ ／ ａｃｓｎａｎｏ．８ｂ００００５． ［１０ ］ ＧＵＡＮ Ｈ， ＣＨＥＮＧ Ｚ， ＷＡＮＧ Ｘ． Ｈｉｇｈｌｙ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｂｌｅ ｗｏｏｄ ｓｐｏｎｇｅｓ ｗｉｔｈ ａ ｓｐｒｉｎｇ⁃ｌｉｋｅ ｌａｍｅｌｌａｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｓ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ａｎｄ ｒｅｕｓ⁃ ａｂｌｅ ｏｉｌ ａｂｓｏｒｂｅｎｔｓ ［ Ｊ］． ＡＣＳ Ｎａｎｏ， ２０１８， １２ （ １０）： １０３６５ － １０３７３． ＤＯＩ：１０．１０２１ ／ ａｃｓｎａｎｏ．８ｂ０５７６３． ［１１］ ＮＩ Ｇ， ＬＩ Ｇ， ＢＯＲＩＳＫＩＮＡ Ｓ Ｖ， ｅｔ ａｌ． Ｓｔｅａｍ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｕｎｄｅｒ ｏｎｅ ｓｕｎ ｅｎａｂｌｅｄ ｂｙ ａ ｆｌｏａｔｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ［Ｊ］． Ｎａｔｕｒｅ Ｅｎｅｒｇｙ， ２０１６， １ （ ９）： １６１２６． ＤＯＩ： １０． １０３８ ／ ｎｅｎｅｒｇｙ． ２０１６．１２６． ［１２］ ＫＲＡＥＭＥＲ Ｄ， ＰＯＵＤＥＬ Ｂ， ＦＥＮＧ Ｈ Ｐ， ｅｔ ａｌ． Ｈｉｇｈ⁃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｆｌａｔ⁃ｐａｎｅｌ ｓｏｌａｒ ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ［ Ｊ ］． Ｎａｔｕｒｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ， ２０１１， １０ （ ７ ）： ５３２－５３８．ＤＯＩ： １０．１０３８ ／ ｎｍａｔ３０１３． ［１３］ ＺＨＯＵ Ｌ， ＴＡＮ Ｙ， ＷＡＮＧ Ｊ， ｅｔ ａｌ． ３Ｄ ｓｅｌｆ⁃ａｓｓｅｍｂｌｙ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｆｏｒ ｐｌａｓｍｏｎ⁃ｅｎｈａｎｃｅｄ ｓｏｌａｒ ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ ［Ｊ］． Ｎａｔｕｒｅ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ， ２０１６， １０ （ ６）： ３９３ － ３９８． ＤＯＩ： １０． １０３８ ／ ｎｐｈｏｔｏｎ．２０１６．７５． ［１４］ ＺＨＯＵ Ｌ， ＴＡＮ Ｙ， ＪＩ Ｄ， ｅｔ ａｌ． Ｓｅｌｆ⁃ａｓｓｅｍｂｌｙ ｏｆ ｈｉｇｈｌｙ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ， ｂｒｏａｄｂａｎｄ ｐｌａｓｍｏｎｉｃ ａｂｓｏｒｂｅｒｓ ｆｏｒ ｓｏｌａｒ ｓｔｅａｍ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ［ Ｊ］． Ｓｃｉｅｎｃｅ Ａｄｖａｎｃｅｓ， ２０１６， ２ （ ４ ）： ｅ１５０１２２７． ＤＯＩ： １０． １１２６ ／ ｓｃｉａｄｖ．１５０１２２７． ［１５］ ＳＵＲＷＡＤＥ Ｓ Ｐ， ＳＭＩＲＮＯＶ Ｓ Ｎ， ＶＬＡＳＳＩＯＵＫ Ｉ Ｖ， ｅｔ ａｌ． Ｗａｔｅｒ ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ ｎａｎｏｐｏｒｏｕｓ ｓｉｎｇｌｅ⁃ｌａｙｅｒ ｇｒａｐｈｅｎｅ ［ Ｊ］． Ｎａｔｕｒｅ Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ２０１５， １０ （ ５ ）： ４５９ － ４６４． ＤＯＩ： １０． １０３８ ／ ｎｎａｎｏ．２０１５．３７． ［１６］ ＮＩ Ｇ， ＬＩ Ｇ， ＢＯＲＩＳＫＩＮＡ Ｓ Ｖ， ｅｔ ａｌ． Ｓｔｅａｍ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｕｎｄｅｒ ｏｎｅ ｓｕｎ ｅｎａｂｌｅｄ ｂｙ ａ ｆｌｏａｔｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ［Ｊ］． Ｎａｔｕｒｅ Ｅｎｅｒｇｙ， ２０１６， １ （ ９ ）： １６１２６． ＤＯＩ： １０． １０３８ ／ ＮＥＮＥＲＧＹ．２０１６．１２６． ［１７］ ＤＥＮＧ Ｚ， ＺＨＯＵ Ｊ， ＭＩＡＯ Ｌ， ｅｔ ａｌ． Ｔｈｅ ｅｍｅｒｇｅｎｃｅ ｏｆ ｓｏｌａｒ ｔｈｅｒ⁃ ｍａｌ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ： ｓｏｌａｒ⁃ｄｒｉｖｅｎ ｓｔｅａｍ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ［Ｊ］． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａ⁃ ｔｅｒｉａｌｓ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ａ， ２０１７， ５ （ １７ ）： ７６９１ － ７７０９． ＤＯＩ： １０． １０３９ ／ ｃ７ｔａ０１３６１ｂ． ［１８］ ＬＥＷＩＳ Ｎ Ｓ． Ｔｏｗａｒｄ ｃｏｓｔ⁃ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｓｏｌａｒ ｅｎｅｒｇｙ ｕｓｅ［Ｊ］． Ｓｃｉｅｎｃｅ， ２００７， ３１５（５８１３）： ７９８－８０１．ＤＯＩ： １０．１１２６ ／ ｓｃｉｅｎｃｅ．１１３７０１４． ［１９］ ＬＥＷＩＳ Ｎ Ｓ， ＮＯＣＥＲＡ Ｄ Ｇ． Ｐｏｗｅｒｉｎｇ ｔｈｅ ｐｌａｎｅｔ： ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｈａｌ⁃ ｌｅｎｇｅｓ ｉｎ ｓｏｌａｒ ｅｎｅｒｇｙ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ［Ｊ］． Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， ２００６， １０３（４３）： １５７２９－１５７３５． ＤＯＩ： １０． １０７３ ／ ｐｎａｓ．０６０３３９５１０３． ［２０］ 马建新，陈亚宁，李卫红，等．荒漠防护林典型树种液流特征及 其对环境因子的响应［Ｊ］．生态学报， ２０１０，３０（３）：５７９－５８６． １７
18 林业工程学报 第4卷 MA J X, CHEN Y N, LI W H, et al. Characteristics of sap flow of [35] KIBRIA M A, ANISUR M R, MAHFUZ M H, et al. A review on typical shelter-belt trees pecies and it's relationships with environ- thermophysical properties of nanoparticle dispersed phase change Ecologica Sinica, 2010, 30(3): 579-586 69-89.DOl:10.1016/ J-enconman.2015.02.028 [21]ZHU M, LI Y, CHEN G, et al. Tree-inspired design for high-ef- [36]SU W, DARKWA I, KOKOGIANNAKIS G. Review of solid- ciency water extraction[ J]. Advanced Materials, 2017, 29 quid phase change materials and their encapsulation technologies (44):1704107.DOl:/10.1002/adma.201704107. [J. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2015, 48 [22]XUE G, LIU K, CHEN Q, et al. Robust and low-cost flame-trea- 373-391.DO:10.1016/jrer.2015.04.044. ted wood for a high-performance solar steam generation[ J]. ACs [37] YANG H, WANG Y, YU Q, et al. 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林 业 工 程 学 报 第 ４ 卷 ＭＡ Ｊ Ｘ，ＣＨＥＮ Ｙ Ｎ，ＬＩ Ｗ Ｈ，ｅｔ ａｌ． Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｓａｐ ｆｌｏｗ ｏｆ ｔｙｐｉｃａｌ ｓｈｅｌｔｅｒ⁃ｂｅｌｔ ｔｒｅｅｓ ｐｅｃｉｅｓ ａｎｄ ｉｔｓ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓ ｗｉｔｈ ｅｎｖｉｒｏｎ⁃ ｍｅｎｔａｌ ｆａｃｔｏｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｓｅｒｔ ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ Ｃｈｉｎａ［ Ｊ］．Ａｃｔａ Ｅｃｏｌｏｇｉｃａ Ｓｉｎｉｃａ， ２０１０，３０（３）：５７９－５８６． ［２１］ ＺＨＵ Ｍ， ＬＩ Ｙ， ＣＨＥＮ Ｇ， ｅｔ ａｌ． Ｔｒｅｅ⁃ｉｎｓｐｉｒｅｄ ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ ｈｉｇｈ⁃ｅｆ⁃ ｆｉｃｉｅｎｃｙ ｗａｔｅｒ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ［ Ｊ ］． Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ， ２０１７， ２９ （４４）： １７０４１０７．ＤＯＩ： ／ １０．１００２ ／ ａｄｍａ．２０１７０４１０７． ［２２］ ＸＵＥ Ｇ， ＬＩＵ Ｋ， ＣＨＥＮ Ｑ， ｅｔ ａｌ． Ｒｏｂｕｓｔ ａｎｄ ｌｏｗ⁃ｃｏｓｔ ｆｌａｍｅ⁃ｔｒｅａ⁃ ｔｅｄ ｗｏｏｄ ｆｏｒ ａ ｈｉｇｈ⁃ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｓｏｌａｒ ｓｔｅａｍ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ［ Ｊ］． ＡＣＳ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＆ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ， ２０１７， ９（ １７）： １５０５２ － １５０５７． ＤＯＩ： １０．１０２１ ／ ａｃｓａｍｉ．７ｂ０１９９２． ［２３］ ＶＡＹ Ｏ， ｄｅ ＢＯＲＳＴ Ｋ， ＨＡＮＳＭＡＮＮ Ｃ， ｅｔ ａｌ． Ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｕｃ⁃ ｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｗｏｏｄ ａｔ ａｎｇｌｅｓ ｔｏ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐａｌ ａｎａｔｏｍｉｃａｌ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ［Ｊ］． Ｗｏｏｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１５，４９（３）：５７７－５８９． ＤＯＩ： １０． １００７ ／ ｓ００２２６－０１５－０７１６－ｘ． ［２４］ ＬＩＵ Ｋ Ｋ， ＪＩＡＮＧ Ｑ， ＴＡＤＥＰＡＬＬＩ Ｓ， ｅｔ ａｌ． Ｗｏｏｄ⁃ｇｒａｐｈｅｎｅ ｏｘｉｄｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｆｏｒ ｈｉｇｈｌｙ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｓｏｌａｒ ｓｔｅａｍ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｓａｌｉｎａ⁃ ｔｉｏｎ［ Ｊ］． ＡＣＳ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＆ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ， ２０１７， ９ （ ８ ）： ７６７５－７６８１． ＤＯＩ： １０．１０２１ ／ ａｃｓａｍｉ．７ｂ０１３０７． ［２５］ ＣＡＢＡＮＥ Ｅ， ＫＥＰＬＩＮＧＥＲ Ｔ， ＭＥＲＫ Ｖ， ｅｔ ａｌ． Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ ａｎｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｗｏｏｄ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｂｙ ｇｒａｆｔｉｎｇ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｗｉｔｈｉｎ ｃｅｌｌ ｗａｌｌｓ［ Ｊ］． ＣｈｅｍＳｕｓＣｈｅｍ， ２０１４， ７（ ４）： １０２０－ １０２５． ＤＯＩ：１０． １００２ ／ ｃｓｓｃ．２０１３０１１０７． ［２６］ ＬＩ Ｙ， ＦＵ Ｑ， ＹＵ Ｓ， ｅｔ ａｌ． Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｗｏｏｄ ｆｒｏｍ ａ ｎａｎ⁃ ｏｐｏｒｏｕｓ ｃｅｌｌｕｌｏｓｉｃ ｔｅｍｐｌａｔｅ： ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ［ Ｊ］． Ｂｉｏｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ， ２０１６， １７ （ ４ ）： １３５８ － １３６４． ＤＯＩ： １０．１０２１ ／ ａｃｓ．ｂｉｏｍａｃ．６ｂ００１４５． ［２７］ ＺＨＵ Ｍ， ＳＯＮＧ Ｊ， ＬＩ Ｔ， ｅｔ ａｌ． Ｈｉｇｈｌｙ ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ， ｈｉｇｈｌｙ ｔｒａｎｓ⁃ ｐａｒｅｎｔ ｗｏｏｄ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ［ Ｊ ］． Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ， ２０１６， ２８ （２６）： ５１８１－５１８７． ＤＯＩ：１０．１００２ ／ ａｄｍａ．２０１６００４２７． ［２８］ ＬＩ Ｙ， ＦＵ Ｑ， ＲＯＪＡＳ Ｒ， ｅｔ ａｌ． Ｌｉｇｎｉｎ⁃ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｗｏｏｄ ［Ｊ］． ＣｈｅｍＳｕｓＣｈｅｍ， ２０１７， １０ （ １７ ）： ３４４５ － ３４５１． ＤＯＩ： １０． １００２ ／ ｃｓｓｃ．２０１７０１０８９． ［２９］ 吴燕． 透明木材的制备方法： ＣＮ １０６２４３３９１Ａ ［ Ｐ ］． ２０１６ － １２－２１． ＷＵ Ｙ． Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｗｏｏｄ： ＣＮ １０６２４３３９１Ａ［ Ｐ］． ２０１６－１２－２１． ［３０］ ＹＵ Ｚ， ＹＡＯ Ｙ， ＹＡＯ Ｊ， ｅｔ ａｌ． Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｗｏｏｄ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ＣｓｘＷＯ３ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｆｏｒ ｈｅａｔ⁃ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｗｉｎｄｏｗ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ａ， ２０１７， ５ （ １３）： ６０１９ － ６０２４． ＤＯＩ：１０．１０３９ ／ Ｃ７ＴＡ００２６１Ｋ． ［３１］ ＫＡＬＮÆＳ Ｓ Ｅ， ＪＥＬＬＥ Ｂ Ｐ． Ｐｈａｓｅ ｃｈａｎｇｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｆｏｒ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ： ａ ｓｔａｔｅ⁃ｏｆ⁃ｔｈｅ⁃ａｒｔ ｒｅｖｉｅｗ ａｎｄ ｆｕｔｕｒｅ ｒｅ⁃ ｓｅａｒｃｈ ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｉｅｓ［Ｊ］． Ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ Ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ， ２０１５， ９４： １５０－ １７６．ＤＯＩ：１０．１０１６ ／ ｊ．ｅｎｂｕｉｌｄ．２０１５．０２．０２３． ［３２］ ＳＯＮＧ Ｊ， ＣＨＥＮ Ｃ， ＺＨＵ Ｓ， ｅｔ ａｌ． Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｂｕｌｋ ｎａｔｕｒａｌ ｗｏｏｄ ｉｎｔｏ ａ ｈｉｇｈ⁃ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｍａｔｅｒｉａｌ ［ Ｊ］． Ｎａｔｕｒｅ， ２０１８， ５５４（７６９１）： ２２４－２２８． ＤＯＩ： １０．１０３８ ／ ｎａｔｕｒｅ２５４７６． ［３３］ ＸＵ Ｂ， ＬＩ Ｐ， ＣＨＡＮ Ｃ． Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｈａｓｅ ｃｈａｎｇｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ ｔｈｅｒｍａｌ ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｏｒａｇｅ ｉｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄ ｓｏｌａｒ ｔｈｅｒｍａｌ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔｓ： ａ ｒｅｖｉｅｗ ｔｏ ｒｅｃｅｎｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ［ Ｊ］． Ａｐｐｌｉｅｄ Ｅｎｅｒｇｙ， ２０１５， １６０： ２８６－３０７．ＤＯＩ：１０．１０１６ ／ ｊ．ａｐｅｎｅｒｇｙ．２０１５．０９．０１６． ［３４］ ＳＨＡＲＩＦ Ｍ Ｋ Ａ， ＡＬ⁃ＡＢＩＤＩ Ａ Ａ， ＭＡＴ Ｓ， ｅｔ ａｌ． Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｈａｓｅ ｃｈａｎｇｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｆｏｒ ｈｅａｔｉｎｇ ａｎｄ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ｈｏｔ ｗａｔｅｒ ｓｙｓｔｅｍｓ［ Ｊ］． Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ ａｎｄ Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｒｅｖｉｅｗｓ， ２０１５， ４２： ５５７－５６８． ＤＯＩ：１０．１０１６ ／ ｊ．ｒｓｅｒ．２０１４．０９．０３４． ［３５］ ＫＩＢＲＩＡ Ｍ Ａ， ＡＮＩＳＵＲ Ｍ Ｒ， ＭＡＨＦＵＺ Ｍ Ｈ， ｅｔ ａｌ． Ａ ｒｅｖｉｅｗ ｏｎ ｔｈｅｒｍｏｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ ｐｈａｓｅ ｃｈａｎｇｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ［ Ｊ］． Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ， ２０１５， ９５： ６９－８９．ＤＯＩ：１０．１０１６ ／ ｊ．ｅｎｃｏｎｍａｎ．２０１５．０２．０２８． ［３６］ ＳＵ Ｗ， ＤＡＲＫＷＡ Ｊ， ＫＯＫＯＧＩＡＮＮＡＫＩＳ Ｇ． Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ ｓｏｌｉｄ⁃ ｌｉｑｕｉｄ ｐｈａｓｅ ｃｈａｎｇｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ［Ｊ］． Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ ａｎｄ Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｒｅｖｉｅｗｓ， ２０１５， ４８： ３７３－３９１． ＤＯＩ：１０．１０１６ ／ ｊ．ｒｓｅｒ．２０１５．０４．０４４． ［３７］ ＹＡＮＧ Ｈ， ＷＡＮＧ Ｙ， ＹＵ Ｑ， ｅｔ ａｌ． Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｐｈａｓｅ ｃｈａｎｇｅ ｍａ⁃ ｔｅｒｉａｌｓ ｗｉｔｈ ｇｏｏｄ ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ ｔｈｅｒｍｏｃｈｒｏｍｉｃ ａｂｉｌｉｔｙ ｉｎ ｄｅｌｉｇｎｉｆｉｅｄ ｗｏｏｄ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｆｏｒ ｔｈｅｒｍａｌ ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｏｒａｇｅ ［ Ｊ］． Ａｐｐｌｉｅｄ Ｅｎｅｒｇｙ， ２０１８， ２１２： ４５５－４６４．ＤＯＩ：１０．１０１６ ／ ｊ．ａｐｅｎｅｒｇｙ．２０１７．１２．００６． ［３８］ ＣＨＥＮ Ｃ， ＳＯＮＧ Ｊ， ＺＨＵ Ｓ， ｅｔ ａｌ． Ｓｃａｌａｂｌｅ ａｎｄ ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ ａｐ⁃ ｐｒｏａｃｈ ｔｏｗａｒｄ ｈｉｇｈｌｙ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｂｌｅ， ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ， ｌａｍｅｌｌａｒ ｃａｒｂｏｎ ｓｐｏｎｇｅ［ Ｊ］． Ｃｈｅｍ， ２０１８， ４ （ ３）： ５４４ － ５５４． ＤＯＩ：１０． １０１６ ／ ｊ． ｃｈｅｍｐｒ．２０１７．１２．０２８． ［３９］ ＴＡＮＧ Ｑ， ＦＡＮＧ Ｌ， ＷＡＮＧ Ｙ， ｅｔ ａｌ． Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｔｒａｎｓ⁃ ｐａｒｅｎｔ ｆｉｌｍｓ ｆｒｏｍ ｒｅｍａｉｎｉｎｇ ｗｏｏｄ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｆｏｒ ｓｃｒｅｅｎ ｐｒｏ⁃ ｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ＡｇＮＷ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ［Ｊ］． Ｎａｎｏｓｃａｌｅ， ２０１８， １０ （９）： ４３４４－４３５３． ＤＯＩ： １０．１０３９ ／ ｃ７ｎｒ０８３６７ｊ． ［４０］ ＬＡＮＧ Ａ Ｗ， ＬＩ Ｙ， ｄｅ ＫＥＥＲＳＭＡＥＣＫＥＲ Ｍ， ｅｔ ａｌ． Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｗｏｏｄ ｓｍａｒｔ ｗｉｎｄｏｗｓ： ｐｏｌｙｍｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍｉｃ ｄｅｖｉｃｅｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｐｏｌｙ （３， ４⁃ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）： ｐｏｌｙ （ｓｔｙｒｅｎｅ ｓｕｌｆｏｎａｔｅ） ｅ⁃ ｌｅｃｔｒｏｄｅｓ［Ｊ］． ＣｈｅｍＳｕｓＣｈｅｍ， ２０１８， １１（５）： ８５４－８６３． ＤＯＩ：１０． １００２ｃｓｓｃ．２０１７０２０２６． ［４１］ ＺＨＵ Ｍ， ＬＩ Ｔ， ＤＡＶＩＳ Ｃ Ｓ， ｅｔ ａｌ． Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ａｎｄ ｈａｚｅ ｗｏｏｄ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｆｏｒ ｈｉｇｈｌｙ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｂｒｏａｄｂａｎｄ ｌｉｇｈｔ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｉｎ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌｓ ［ Ｊ］． Ｎａｎｏ Ｅｎｅｒｇｙ， ２０１６， ２６： ３３２ － ３３９． ＤＯＩ： １０． １０１６ｊ．ｎａｎｏｅｎ．２０１６．０５．０２０． ［４２］ 张金龙，佟微，漆汉宏．锂电池发展浅谈［ Ｊ］．电源技术，２０１７， ４１（９）：１３７７－１３７９． ＺＨＡＮＧ Ｊ Ｌ， ＴＯＮＧ Ｗ， ＱＩ Ｈ Ｈ， Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｆ ｌｉｔｈｉｕｍ ｂａｔｔｅｒｙ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｓｏｕｒｃｅｓ，２０１７，４１（９）： １３７７－１３７９． ［４３］ ＳＡＮＤＥＲ Ｊ Ｓ， ＥＲＢ Ｒ Ｍ， ＬＩ Ｌ， ｅｔ ａｌ． Ｈｉｇｈ⁃ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｂａｔｔｅｒｙ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ ｖｉａ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｔｅｍｐｌａｔｉｎｇ［ Ｊ］． Ｎａｔｕｒｅ Ｅｎｅｒｇｙ， ２０１６， １ （８）： １６０９９． ＤＯＩ： １０．１０３８ ／ ｎｅｎｅｒｇｙ．２０１６．９９． ［４４］ ＣＨＥＮ Ｃ， ＺＨＡＮＧ Ｙ， ＬＩ Ｙ， ｅｔ ａｌ． Ｈｉｇｈｌｙ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ， ｌｉｇｈｔ⁃ ｗｅｉｇｈｔ， ｌｏｗ⁃ｔｏｒｔｕｏｓｉｔｙ ｃａｒｂｏｎ ｆｒａｍｅｗｏｒｋｓ ａｓ ｕｌｔｒａｔｈｉｃｋ ３Ｄ ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｏｌｌｅｃｔｏｒｓ ［ Ｊ ］． Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ， ２０１７， ７ （ １７ ）： １７００５９５． ＤＯＩ：１０．１００２ ／ ａｅｎｍ．２０１７００５９５． ［４５］ ＬＵＯ Ｗ， ＺＨＡＮＧ Ｙ， ＸＵ Ｓ， ｅｔ ａｌ． Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｅｔａｌｌｉｃ Ｎａ ｉｎ ａｎ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｈｏｓｔ ｗｉｔｈ ｐｏｒｏｕｓ ｃｈａｎｎｅｌｓ ａｓ ａ ｈｉｇｈｌｙ ｓｔａｂｌｅ Ｎａ ｍｅｔａｌ ａｎｏｄｅ［Ｊ］． Ｎａｎｏ Ｌｅｔｔｅｒｓ， ２０１７， １７（６）： ３７９２－ ３７９７． ＤＯＩ： １０．１０２１ ／ ａｃｓ．ｎａｎｏｌｅｔｔ．７ｂ０１１３８． ［ ４６］ ＹＡＮＧ Ｃ Ｐ， ＹＩＮ Ｙ Ｘ， ＺＨＡＮＧ Ｓ Ｆ， ｅｔ ａｌ． Ａｃｃｏｍｍｏｄａｔｉｎｇ ｌｉｔｈｉ⁃ ｕｍ ｉｎｔｏ ３Ｄ ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｏｌｌｅｃｔｏｒｓ ｗｉｔｈ ａ ｓｕｂｍｉｃｒｏｎ ｓｋｅｌｅｔｏｎ ｔｏｗａｒｄｓ ｌｏｎｇ⁃ｌｉｆｅ ｌｉｔｈｉｕｍ ｍｅｔａｌ ａｎｏｄｅｓ ［ Ｊ ］． Ｎａｔｕｒｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ， ２０１５， ６： ８０５８． ＤＯＩ： １０．１０３８ ／ ｎｃｏｍｍｓ９０５８． ［４７］ ＺＨＡＮＧ Ｙ， ＬＵＯ Ｗ， ＷＡＮＧ Ｃ， ｅｔ ａｌ． Ｈｉｇｈ⁃ｃａｐａｃｉｔｙ， ｌｏｗ⁃ｔｏｒｔｕ⁃ ｏｓｉｔｙ， ａｎｄ ｃｈａｎｎｅｌ⁃ｇｕｉｄｅｄ ｌｉｔｈｉｕｍ ｍｅｔａｌ ａｎｏｄｅ［ Ｊ］． Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， ２０１７， １１４（ １４）： ３５８４ － ３５８９．ＤＯＩ：１０．１０７３ｐｎａｓ．１６１８８７１１１４． （责任编辑 葛华忠 张伟） １８