木质纤维新材料

第ｌ４卷第３期　２００６年９月　纤　维　素　科　学　与　技　术　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖ　ｌ｜ｌ４　Ｎｏ．３　Ｓｅｐｔ．２００６　

文章编号：１００４－８４０５（２００６）０３－００４７－０５　

木材中的纳米分形木质纤维及碳素纤维材料的制备　

马晓军１，２，　赵广杰２，　马尔妮　

（１．天津科技大学包装与印刷工程学院，天津３００２２２；　２．北京林业大学材料科学与技术学院，北京１０００８３）　

摘要：利用分形理论构建了木材细胞壁中的分形木质纤维，并计算了分形木质纤　

维Ｓ。层和Ｓ２层的扭曲分形维数，指出木材中具有纳米尺度的纤维结构；同时，以　

木材液化和纳米纺丝技术为基础，提出了木材苯酚液化产物制备碳素纤维材料的构　

思和技术路线，为解决木材纳米、微米材料的制各提出了新思路。　

关键词：分形木质纤维；分形维数；木材液化；碳素纤维材料　

中图分类号：ＴＱ３５２．４　文献标识码：Ａ　

木材是天然生态环境材料，且可再生。随着资源和能源危机的产生，木材的应用已不再　

停留在木制品、木材加工、建筑等传统产业方面，现代科技已经将木材转化为如陶瓷木、燃　

油、树脂、胶粘剂等ｌｌ，２】高科技材料和化工原料，扩大了木材的应用领域，提高了木材加工　

的产值和木材的整体利用价值，为实现木材高效、科学、可持续利用奠定了基础。本文从分　

形木质纤维和木材苯酚碳素纤维材料的制备两个方面介绍了木材纳米、微米材料的制备思路　

和理论依据，为木材的高新应用研究提出新思路。　

１木材细胞壁中的分形木质纤维　

１．１分形纤维　

分形（ｆｒａｃｔａ１）的概念是２Ｏ世纪７Ｏ年代法国数学家Ｍａｎｄｅｌｂｒｏｔ提出的，用以定量表达　

自然界中传统欧式几何学不能描述的复杂的几何现象，并揭示了非线性系统中有序与无序、　

确定性和随机性的统一问题【３】。具体地说，分形是指不规则的、分离的、支离破碎的物体，　

它具有两个明显的特点：其一，分形具有自相似性（ｓｅｌｆｓｉｍｉｌａｒｉｔｙ），即重复放大分形的细部　

木质纤维可行性报告

本文将探讨木质纤维的可行性问题，包括其生产、应用和市场前景等方面。

一、引言

木质纤维是从木材中提取的一种天然纤维素材料，具有优异的机械性能、化学性能和可再生性能。近年来，随着环保意识的 加强和资源短缺的压力，木质纤维作为一种新型绿色材料备受关注。本文将结合实际情况，探讨木质纤维的可行性问题。

二、木质纤维的生产

木质纤维的生产主要包括两个方面：原料采集和加工制造。

2.1 原料采集

木质纤维的原料主要是木材，可以是采伐、锯材或木材加工的废料。目前，我国地广人稀，森林资源丰富，木质纤维原料供 应相对充足。

2.2 加工制造

木质纤维的加工过程包括去皮、切片、蒸煮、漂白、洗涤、筛选等环节。其中，蒸煮和漂白是木质纤维生产的核心步骤，对 产品质量有较大的影响。目前，我国的木质纤维加工技术已经相对成熟，可保证产品质量稳定。

三、木质纤维的应用

木质纤维的应用范围广泛，包括建筑、纸张、纺织、复合材料等多个领域。

3.1 建筑领域

木质纤维可以用来制造各种建筑材料，如木板、木地板、木托板等。由于其良好的力学性能和环保特性，越来越多的人开始 使用木质纤维代替传统的建筑材料。

3.2 纸张领域

木质纤维是制造纸张的主要原材料之一，其中最常用的是针叶木。与传统的纸张原材料相比，木质纤维生产的纸张具有更高 的强度和光泽度，且易于回收利用。

3.3 纺织领域

木质纤维可以用来制造丝绸、窗帘、地毯等纺织品。由于其柔软度和光泽度较高，越来越多的人开始使用木质纤维代替传统 的纺织原材料。

3.4 复合材料领域

木质纤维可以与其他材料进行复合，制造出更高性能的复合材料。例如，木质纤维与塑料复合可以制造出木塑复合材料，该 材料具有良好的耐候性、耐腐蚀性和抗紫外线性能，可以在户外环境中长时间使用。

四、市场前景

随着人们对环保意识的提高，越来越多的人开始关注绿色材料，而木质纤维作为一种天然、可再生、环保的材料，具有广阔 的市场前景。 目前，我国木质纤维产业已经初步形成，其产量和销售额均呈现逐年增长的趋势。未来，随着科技的进步和工艺的改进，木质纤维的应用领域将会更加广泛，市场前景也将更加广阔。

第４６卷第３期　２０１２年５月　生　物　质　化　学　工　程　

Ｂｉｏｍａｓｓ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｖｏ１．４６　Ｎｏ．３　Ｍａｙ　２０１２　

・综述评论——生物质化学品・　

酶水解木质纤维材料制取可发酵糖研究进展　

孙宗苹，张军华　

（西北农林科技大学林学院，陕西杨凌７１２１００）　

摘要：本文对木质纤维材料的化学组成、结构特点，纤维素酶和半纤维素酶及影响酶水解的关键因素，如产物抑制、酶　学特性、木质素的存在、表面活性剂的使用、酶的回收等进行了综述，对高效酶水解制取发酵糖技术的研究进行了展望。　关键词：木质纤维材料；酶水解；纤维素酶；半纤维素酶　中图分类号：ＴＱ３５１　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７３—５８５４（２０１２）０３—００３９—０６　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｏｎ　Ｅｎｚｙｍａｔｉｃ　Ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｌｉｇｎｏｃｅｌｌｕｌｏｓｉｃ　

Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｉｎｔｏ　Ｆｅｒｍｅｎｔａｂｌｅ　Ｓｕｇａｒｓ　

ＳＵＮ　Ｚｏｎｇ—ｐｉｎｇ，ＺＨＡＮＧ　Ｊｕｎ—ｈｕａ　

（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｆｏｒｅｓｔｒｙ，Ｎｏａｈｗｅｓｔ　Ａ＆Ｆ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｇｌｉｎｇ　７１２１００，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｎｚｙｍａｔｉｃ　ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ　ｉｓ　ａ　ｋｅｙ　ｓｔｅｐ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｂｉｏｅｔｈａｎｏｌ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｃｈｅｍｉｃａｌｓ　ｆｒｏｍ　ｌｉｇｎｏｃｅｌｌｕｌｏｓｉｃ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ。　Ｄｕｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ　ａｎｄ　ｉｎｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｌｉｇｎｏｃｅｌｌｕｌｏｓｉｃ　ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ，ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ　ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｌｉｇｎｏｅｅｌｌｕｌｏｓｅ　ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅｓ　ｉｎｔｏ　ｆｅｒｍｅｎｔａｂｌｅ　ｓｕｇａｒｓ　ｒｅｑｕｉｒｅｓ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｃｅｌｌｕｌａｓｅｓ　ａｎｄ　ｈｅｍｉｅｅｌｌｕｌａｓｅｓ．Ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ　ｌｏｗ　ｈｙｄｒｏｌｙｔｉｃ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈ　ｃｏｓｔｓ　ｏｆ　ｅｎｚｙｍｅ　ａｒｅ　ｏｆｔｅｎ　ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ　ｔｏ　ｂｅ　ｔｈｅ　ｍａｊｏｒ　ｂｏｔｔｌｅｎｅｃｋｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｌｉｇｎｏｃｅｌｌｕｌｏｓｉｃ　ｅｔｈａｎｏ１．Ｔｈｕｓ，　ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｅｎｚｙｍａｔｉｃ　ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ　ｉｓ　ｏｆ　ｇｒｅａｔ　ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｌｉｇｎｏｃｅｌｌｕｌｏｓｉｃ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｌｏｗｅｒ　ｅｎｚｙｍｅ　ｄｏｓａｇｅｓ，　ａｎｄ　ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔｌｙ　ｄｒｏｐ　ｔｈｅ　ｃｏｓｔ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｌｉｇｎｏｃｅｌｌｕｌｏｓｅｓ，ｃｅｌｌｕｌａｓｅｓ　ａｎｄ　ｈｅｍｉｃｅｌｌｕｌａｓｅｓ，ｆａｃｔｏｒｓ　ａｆｆｅｃｔｉｎｇ　ｅｎｚｙ—　ｍａｔｉｃ　ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ　ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｓｕｂｓｔｒａｔｅ，ｐｒｏｄｕｃｔ，ｅｎｚｙｍｅ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ａｎｄ　ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ，ｈａｖｅ　ｂｅｅｎ　ｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｃｅｎｔ　ｔｒｅｎｄｓ　ａｎｄ　ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓ　ｏｆ　ｆｕｔｕｒｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｙｅ　ｈｉｇｈｌｉｇｈｔｅｄ，ａｓ　ｗｅｌ１．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｌｉｇｎｏｃｅｌｌｕｌｏｓｉｃ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｅｎｚｙｍａｔｉｃ　ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ；ｃｅｌｌｕｌａｓｅ；ｈｅｍｉｃｅｌｌｕｌａｓｅ　

由蟹壳和树木纤维制成的新材料

从用纸板包装的洗衣液到可堆肥的塑料杯，如今越来越多的消费品宣传其来源为可持续和可再生的。而现在，佐治亚理工学院的研究人员开发出一种从蟹壳和树木纤维中提取的材料，可能取代用于保持食物新鲜的柔性塑料包装。发表在《美国化学会可持续化学和工程》杂志上的这种新材料，采用蟹壳中的甲壳素和树木中的纤维素多层堆叠，形成类似于塑料包装材料的柔性薄膜，具有柔韧性、坚固性和透明性，并且可以堆肥降解。

“我比较的主要基准是PET，这是自动售货机和软饮料瓶等透明包装中常见的石油基材料之一，”佐治亚理工学院化学与生物分子工程学院的梅雷迪思（J. Carson Meredith）教授说，“我们的材料与某些PET相比，氧气渗透率降低了67%，这意味着理论上它可以延长食物保鲜的时间。气体分子难以穿透固体晶体，但另一方面，像PET这样的东西含有大量的无定形或非结晶成分，因此有更多的路径让小气体分子更容易通过。”

纤维素来自植物，是地球上最常见的天然生物聚合物，甲壳素存在于贝类、昆虫和真菌中。因此，有足够的材料可以使新薄膜成为可行的柔性包装替代品。不过，我们还有更多工作要做，比如，为了使新材料最终在成本上与软包装薄膜竞争，就需要开发一种最大化规模经济的制造工艺。