意大利研究人員開發植物基溶劑 使木材暫時柔軟以便成型

意大利意大利科技研究所的研究人員開發出一種處理方法，能夠使木材暫時變得柔韌，這是利用植物來源的溶劑進行的。他們形容這是一種更可持續的彎曲木材的方法，並且不會損害木材的結構。該研究小組由副科學總監 Athanassia Athanassiou 協調，並在《材料通訊》中發表了研究結果。木材仍然是一種可持續、強韌、可生物降解和經濟實惠的材料，但其剛性結構使得在不使用其他處理方法所需的化學品的情況下，難以塑造成曲線形狀。

現有的木材成形技術大致可分為兩類。一類是耗能的方法，這些方法會改變木材的機械特性，並降低其耐用性；另一類是用於膠合板和層壓木的技術，這些技術依賴於石油化學來源的粘合劑。這些粘合劑在生產過程中會產生污染，並使得最終產品無法生物降解，增加了產品使用壽命結束後的處理難度。意大利科技研究所的新方法以 Cyrene 為中心，這是一種從纖維素中提取的綠色溶劑，而纖維素是一種自然存在於植物中的化合物。

新技術的環保特性

當與水混合時，這種溶劑能夠滲透木材的非晶體成分，包括木質素和半纖維素，還有木材本身的纖維素，而不會破壞木材的內部結構。

一旦木材被 Cyrene 水溶液滲透，它會變得更柔韌，並更容易彎曲成所需的形狀。彎曲後，木材會被乾燥，將其鎖定在新的幾何形狀中，而不影響其在處理前的機械特性。由於這一過程不需要石油化學添加劑，成形後的木材仍然完全可生物降解。第二次處理甚至可以將木材恢復到原始形狀或完全重新塑形。根據相關的研究論文，使用 50:50 的 Cyrene 水溶液處理的木材，其彎曲應變比僅用水處理的木材高出約 30%。

這種改進使其能夠在失效前彎曲和扭轉得更遠。一旦乾燥，經處理的木材的機械強度與未處理的木材相當，甚至略高，且未檢測到木質素含量的變化。

擴展應用的潛力

研究人員在厚度介於 1 至 5 毫米（0.04 至 0.2 英寸）的薄木片上測試了該處理方法。他們使用了常見於模型製作和木工的樹種，其中白樺是主要的測試材料，還包括巴爾沙、巴西胡桃木、奧庫梅木和白蠟木。研究人員指出，將這一過程擴展到更大的木材塊需要工業設施，而非實驗室規模的設備。意大利科技研究所的智能材料單位研究員 Martina Nardi 直接描述了木材的核心吸引力。她表示，木材具有強度、耐用性、絕緣特性及其自然來源的組合，使其成為減緩氣候變化的一個重要工具。

她強調，開發可持續的方法以擴大木材的可加工性，使其適用於越來越多的應用，而不會犧牲其自然的機械特性或生物降解性。該方法目前正在申請專利，研究人員計劃進一步研究以確定哪些行業將最受益，潛在的候選行業包括樂器生產、兒童玩具、傢俱和室內設計，所有這些領域都可以利用一種真正可持續的方法來將木材彎曲成新形狀。

植物基溶劑對木材加工的影響

意大利科技研究所的這項研究展示了植物基溶劑在木材加工中的潛力，特別是在可持續性方面。隨著環保意識的提高，傳統木材加工方法的環境影響受到關注。新方法不僅減少了對石油化學品的依賴，還保持了木材的生物降解性，這對於減緩氣候變化具有重要意義。此外，這項技術的應用潛力廣泛，涵蓋樂器、玩具及傢俱等多個行業，可能會改變這些行業的生產方式，促進可持續發展。