木材变身“超级材料”：适用于汽车、航空航天和制造工程等领域

随着多年来钢筋和混凝土桩的发展，木桩在民用基础设施中的使用稳步下降。虽然木桩是一种可再生且低成本的基础系统，但它们的刚度和强度较低，限制了它们在轻负载结构中的应用。

路易斯安那州立大学土木与环境工程系助理教授 Hai　Thomas　Lin 开发了具有高刚度和强度的木材，这种木材经久耐用、具有成本效益，可用于称为超级木材的重载和弹性民用基础设施。

天然木材与超级木材。图片来源：路易斯安那州立大学工程学院
“***近对木质纳米材料的研究导致了一种称为超级木材的高性能结构材料，”林说：“它适用于民用、汽车、航空航天和制造工程领域的**应用。”

Superwood 是一种致密的木质材料，通过对天然木材进行部分脱木质素并随后通过热压进行致密化生产。超级木材生产具有潜在的可持续性和成本效益，因为它避免了与波特兰水泥和钢铁相关的能源密集型制造过程。

超级木材的强度和弹性模量不仅优于天然木材，而且还可能超过混凝土，Superwood 还具有出色的耐用性，可抵抗湿气引起的腐烂和昆虫，例如白蚁，而强度降低***小。

超木桩有望减轻当前木桩的缺点，例如结构承载力低、在硬驾驶过程中易受损坏和易腐烂，并在使用和强度极限状态下超过木桩和混凝土桩的性能。

Lin 的研究目标是优化生产超木桩的加工条件，以提高其机械性能和耐久性能，包括抗腐烂和抗白蚁性；通过实验室试验研究超木桩的土桩相互作用行为；开发数值模型来预测不同土壤和载荷条件下超木桩的响应；通过生命周期分析评估超木桩的成本和环境影响。

“这项研究将促进超级木材在岩土工程中的进一步发展，包括地面改良、挡土墙和挖掘结构的支撑，”林说。

林的研究将通过岩土工程和木材复合工程研究人员的合作，使用实验和建模技术以及生命周期分析来设计和验证超木桩基础系统。他将在今年夏天从路易斯安那州立大学工程学院高中暑期研究或 HSSR 项目中招募两名高中生。

“HSSR 计划是一项外展计划，旨在让成绩优异的高中生参与工程领域的实际研究，”林说：“作为其战略计划、使命和愿景的一部分，工程学院致力于将学生培养成该地区、州及其他地区的下一代变革性问题解决者。”
https://www.hongyantu.com/news/29129.html　20220414

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