Advances in Materials Science of Wood pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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作者:Kettunen, Pentti O. (EDT)

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页数:0

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价格:1066.00 元

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isbn号码:9780878493548

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• 木材科学
• 材料科学
• 木材改性
• 生物材料
• 可持续材料
• 复合材料
• 纳米材料
• 木材工程
• 林产工业
• 材料工程

木材科学前沿进展：结构、性能与应用 一本全面深入探讨现代木材科学各个维度的权威著作 本书汇集了全球顶尖研究人员在木材科学领域取得的最新突破和最前沿的研究成果。它不仅仅是对现有知识的简单回顾，更是一部着眼于未来、旨在推动木材作为可持续材料创新应用的深度参考指南。全书结构严谨，内容涵盖从微观结构到宏观力学性能，再到面向未来的生物基复合材料开发的全链条知识体系。 --- 第一部分：木材的微观与纳米结构解析 (Microstructure and Nanoscale Characterization) 本部分深入剖析了木质素、纤维素和半纤维素这三大主要组分在不同尺度上的组织结构及其对木材宏观性能的决定性影响。 第一章：细胞壁的精细结构与化学组成 本章首先回顾了木材细胞壁的经典分层模型（S1、S2、S3层），并引入了基于高分辨率成像技术（如冷冻电镜、原子力显微镜）对微原纤维排列角度和细胞间中胶层（Middle Lamella）复杂性的最新认知。重点讨论了近年来在理解木质素在细胞壁中三维网络结构及其与多糖类聚合物相互作用机制上的进展。研究人员利用先进的化学解聚和分离技术，首次精确量化了不同树种、不同生长阶段木材中非晶态与晶态纤维素的比例变化，揭示了这些结构差异如何直接关联到细胞壁的吸湿性和尺寸稳定性。 第二章：纳米尺度下的水分与溶质迁移 水分在木材内部的动态行为是理解其耐久性和加工性能的关键。本章聚焦于木材细胞壁微孔隙网络中的水分子吸附、扩散和结合机制。通过结合分子动力学模拟（MD）和广域/小角X射线散射（WAXS/SAXS）技术，我们详细描绘了微孔隙尺寸分布图谱，并提出了修正的Fickian扩散模型，该模型能更准确地预测木材在极端湿度变化下的水分滞后现象。此外，本章还探讨了离子在木材细胞内的迁移路径，这对防腐处理剂的渗透深度和长期有效性至关重要。 第三章：纤维素纳米晶体（CNCs）的提取与功能化 随着生物质精炼技术的发展，从木材中提取高纯度纤维素纳米晶体（CNCs）已成为一个热门方向。本章详细介绍了酸水解、酶解和机械剥离等主流提取方法的最新优化，并着重探讨了如何通过表面化学修饰（如酯化、醚化）来增强CNCs在不同基质中的分散性和界面结合力。通过对CNCs的流变学特性研究，本章展示了其在开发高强度、低粘度纳米流体中的潜力。 --- 第二部分：力学性能、耐久性与功能化改性 (Mechanical Performance, Durability, and Functional Modification) 本部分将研究重点从基础结构转向如何优化和提升木材的实际工程应用价值，特别是解决其固有的易燃性、吸湿性和生物降解性等问题。 第四章：非线性力学行为与破坏机制的建模 传统的线弹性模型已无法完全描述木材在潮湿状态或高应力下的复杂行为。本章引入了基于损伤力学的本构模型，用于精确预测木材在受剪切、拉伸和压缩载荷下的多轴应力响应。研究深入探究了木材的粘弹性特性，特别是蠕变和应力松弛现象，并结合了声发射（AE）技术实时监测细胞壁和细胞腔界面的微裂纹萌生和扩展过程。本章为更可靠的结构设计提供了先进的计算工具。 第五章：热解动力学与先进阻燃技术 木材的低燃点限制了其在特定高风险环境中的应用。本章系统分析了木材在不同加热速率下的热分解路径（如锥形量热分析），并结合热重分析（TGA）和质谱联用（TGA-MS）技术，确定了关键的活性自由基生成温度区间。针对性地，本章展示了新型磷系、硅基无卤阻燃剂的作用机制，特别是通过在木材细胞腔内原位形成保护性炭层（Char Layer）的机制，极大地提高了木材的极限氧指数（LOI）和降低了烟气生成速率。 第六章：维度稳定性增强的化学交联技术 尺寸稳定性差是木材应用的一大瓶颈。本部分全面评述了化学改性技术，包括醋酐改性（Acetylation）、甲醛交联（Formaldehyde cross-linking）以及新兴的非醛类交联剂（如环氧树脂、生物基多元酸）。本章的亮点在于对“生物质填充交联”（Bio-filler Assisted Cross-linking）方法的深入分析，该方法利用特定的生物活性分子在细胞壁内形成永久性化学键，有效降低了木材的平衡含水率（EMC），并显著提高了其长期抗水性，同时保持了较高的力学性能保留率。 --- 第三部分：先进复合材料与可持续应用 (Advanced Composites and Sustainable Applications) 本部分展望了木材在构建高性能生物基材料和推动循环经济中的巨大潜力。 第七章：木质素基材料的创新与商业化挑战 木质素作为地球上储量第二大的天然聚合物，其高效利用是未来可持续化学的关键。本章详细介绍了从造纸和生物炼制过程中分离出的不同类型木质素（如Kraft, Organosolv, Lignosulfonates）的结构特征。重点展示了利用木质素制备高性能碳纤维、生物活性涂层以及作为酚醛树脂或聚氨酯泡沫的替代品的研究案例。本章特别关注了通过熔融接枝共聚技术解决木质素在热塑性基体中分散性差的工程难题。 第八章：木材基功能性膜与分离技术 将木材结构转化为高通量、高选择性的分离膜，是其应用领域的一大飞跃。本章讨论了如何通过选择性去除木质素和半纤维素，暴露出高结晶度的纤维素骨架，并利用其天然的微孔结构来开发用于气体分离（如CO2捕集）或液体过滤（如重金属离子吸附）的复合膜。研究人员利用原子力显微镜剖面分析技术，精确控制了膜的孔径分布，以实现对特定分子尺寸的有效筛分。 第九章：智能化与自修复木材系统 面向工业4.0的智能材料是本领域的前沿。本章探讨了如何将导电填料（如石墨烯、碳纳米管）集成到木材基质中，以创建具有自监测能力的结构材料。更具突破性的是，本章介绍了一种基于微胶囊释放机制的自修复木材系统。当材料内部出现微裂纹时，内置的修复剂（如环氧树脂或低熔点聚合物）被触发释放并固化，从而恢复结构完整性，极大地延长了木结构的使用寿命，为实现真正的“活的结构”奠定了理论基础。 --- 本书的特色与受众： 本书的深度、广度和时效性使其成为材料科学、土木工程、化学工程以及生物质能源领域研究人员、博士生和行业工程师的必备工具书。它不仅提供了坚实的理论基础，更展示了将基础科学转化为可落地的高价值工程解决方案的清晰路径。

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这本《材料科学进展：木材》的书籍，从内容广度和深度上来看，确实让人眼前一亮。我原本以为这只是对传统木材学的一些基础知识的重复阐述，但阅读后才发现，它将现代材料科学的前沿理论，如纳米纤维素的改性、木材复合材料的结构设计，以及生物基聚合物在木材改性中的应用等内容，进行了系统而深入的探讨。特别是在木材微观结构与宏观性能之间的关系解析上，作者引用了大量的先进表征技术，如高分辨率电子显微镜和X射线衍射等，使得对木材内部结构变化的理解达到了一个新的高度。比如，关于木材热解和燃烧特性的章节，不再是简单的热力学描述，而是结合了复杂的动力学模型，这对于研究木材的阻燃性能和生物质能源转化具有重要的指导意义。同时，书中对可持续性和环境友好型材料的关注，也体现了时代的需求，展示了木材这种可再生资源在未来材料体系中的巨大潜力。整体而言，这本书提供了一个非常坚实的理论基础和丰富的实践案例，为从事相关领域研究的人员提供了一个极佳的参考指南。

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这本书的深度和信息的密度超乎我的预期，它更像是一份汇集了近十年顶尖研究成果的“百科全书式”的参考资料。我惊喜地发现，它对木材细胞壁的非晶态区域和晶体区域的定量分析方法进行了细致的梳理，这对于理解木材的各向异性力学行为至关重要。作者没有回避复杂理论，反而将其作为构建理解的基础，例如对分子动力学模拟在预测木材吸湿性和尺寸稳定性方面的应用，描述得非常详尽。这种对基础科学原理的坚守，保证了书中所有工程应用结论的可靠性。虽然部分章节的数学模型推导较为繁复，但正是这种严谨性，使得这本书超越了一般的科普或综述性质的读物。它无疑是推动木材科学向更高层次发展的关键文献之一，为未来材料创新提供了坚实的技术蓝图和理论支撑。

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这本书的阅读体验与其说是学术专著，不如说更像是一部结合了前沿研究成果的深度综述，只是它的重点完全聚焦于木材这种独特的天然高分子材料。我尤其欣赏它在探讨木材功能化方面的细致入微。不同于侧重于结构强度的传统书籍，这里详细阐述了如何通过化学修饰或物理交联来赋予木材新的功能，例如导电性、离子交换能力甚至是自修复能力。书中对细胞壁结构中多糖与木质素相互作用的精细分析，结合量子化学计算的结果，为理解木材的力学响应机制提供了微观层面的解释，这对于设计具有特定力学性能的新型木基材料至关重要。不过，对于初学者来说，某些涉及复杂高分子化学反应机理的部分，可能需要反复阅读才能完全掌握其精髓。总的来说，它更像是为已经有一定背景知识的研究人员准备的“进阶读物”，能够有效推动研究方向的拓展和深化。

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关于《材料科学进展：木材》这本书的评价，我必须提及它在跨学科融合方面的出色表现。它成功地架起了材料工程、生物化学和结构力学之间的桥梁。以往阅读的木材相关书籍往往偏向于某一个单一领域，要么是纯粹的生物学，要么是纯粹的工程应用。然而，这本书的独特之处在于，它从分子层面出发，探讨了如何利用生物质的内在特性来设计具有特定性能的工程材料。例如，书中对如何利用酶促反应来定向改变木质素结构，进而影响木材的透明度和刚性进行了深入探讨，这在传统的木材加工文献中是极为罕见的。此外，书中对“智能”木基材料的设想和初步研究成果的介绍，如对湿度或温度敏感的木材器件，也展现了作者对未来应用场景的深刻洞察力。这种广阔的视野和扎实的科学支撑，使得这本书不仅具有学术价值，也充满了激发创新思维的潜力。

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坦白说，这本书的出版时间点非常关键，正好赶上了全球对可持续材料需求激增的浪潮。它并没有停留在描述木材“是什么”，而是着重于探讨木材“能成为什么”。在我看来，其中关于木材的二维化（例如木材薄片或木材纤维膜）处理技术的部分尤其具有革命性。作者详细比较了不同剥离方法对纤维素微晶排列的影响，并分析了这些结构变化如何最终影响到所制备薄膜的阻隔性能和机械强度。我个人对其中涉及的先进层压和定向粘合技术印象深刻，这些方法极大地拓宽了我们利用天然木材基质来制造高性能复合材料的想象空间。这本书的语言风格相当严谨，图表制作精良，数据支持充分，充分体现了作者在材料科学领域深厚的积累。它是一本值得反复查阅的工具书，尤其适合需要将天然材料引入到高技术领域的设计师和工程师。

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