Advances in Materials Science of Wood pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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作者:Kettunen, Pentti O. (EDT)

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價格:1066.00 元

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isbn號碼:9780878493548

叢書系列:

圖書標籤:

• 木材科學
• 材料科學
• 木材改性
• 生物材料
• 可持續材料
• 復閤材料
• 納米材料
• 木材工程
• 林産工業
• 材料工程

木材科學前沿進展：結構、性能與應用 一本全麵深入探討現代木材科學各個維度的權威著作 本書匯集瞭全球頂尖研究人員在木材科學領域取得的最新突破和最前沿的研究成果。它不僅僅是對現有知識的簡單迴顧，更是一部著眼於未來、旨在推動木材作為可持續材料創新應用的深度參考指南。全書結構嚴謹，內容涵蓋從微觀結構到宏觀力學性能，再到麵嚮未來的生物基復閤材料開發的全鏈條知識體係。 --- 第一部分：木材的微觀與納米結構解析 (Microstructure and Nanoscale Characterization) 本部分深入剖析瞭木質素、縴維素和半縴維素這三大主要組分在不同尺度上的組織結構及其對木材宏觀性能的決定性影響。 第一章：細胞壁的精細結構與化學組成 本章首先迴顧瞭木材細胞壁的經典分層模型（S1、S2、S3層），並引入瞭基於高分辨率成像技術（如冷凍電鏡、原子力顯微鏡）對微原縴維排列角度和細胞間中膠層（Middle Lamella）復雜性的最新認知。重點討論瞭近年來在理解木質素在細胞壁中三維網絡結構及其與多糖類聚閤物相互作用機製上的進展。研究人員利用先進的化學解聚和分離技術，首次精確量化瞭不同樹種、不同生長階段木材中非晶態與晶態縴維素的比例變化，揭示瞭這些結構差異如何直接關聯到細胞壁的吸濕性和尺寸穩定性。 第二章：納米尺度下的水分與溶質遷移 水分在木材內部的動態行為是理解其耐久性和加工性能的關鍵。本章聚焦於木材細胞壁微孔隙網絡中的水分子吸附、擴散和結閤機製。通過結閤分子動力學模擬（MD）和廣域/小角X射綫散射（WAXS/SAXS）技術，我們詳細描繪瞭微孔隙尺寸分布圖譜，並提齣瞭修正的Fickian擴散模型，該模型能更準確地預測木材在極端濕度變化下的水分滯後現象。此外，本章還探討瞭離子在木材細胞內的遷移路徑，這對防腐處理劑的滲透深度和長期有效性至關重要。 第三章：縴維素納米晶體（CNCs）的提取與功能化 隨著生物質精煉技術的發展，從木材中提取高純度縴維素納米晶體（CNCs）已成為一個熱門方嚮。本章詳細介紹瞭酸水解、酶解和機械剝離等主流提取方法的最新優化，並著重探討瞭如何通過錶麵化學修飾（如酯化、醚化）來增強CNCs在不同基質中的分散性和界麵結閤力。通過對CNCs的流變學特性研究，本章展示瞭其在開發高強度、低粘度納米流體中的潛力。 --- 第二部分：力學性能、耐久性與功能化改性 (Mechanical Performance, Durability, and Functional Modification) 本部分將研究重點從基礎結構轉嚮如何優化和提升木材的實際工程應用價值，特彆是解決其固有的易燃性、吸濕性和生物降解性等問題。 第四章：非綫性力學行為與破壞機製的建模 傳統的綫彈性模型已無法完全描述木材在潮濕狀態或高應力下的復雜行為。本章引入瞭基於損傷力學的本構模型，用於精確預測木材在受剪切、拉伸和壓縮載荷下的多軸應力響應。研究深入探究瞭木材的粘彈性特性，特彆是蠕變和應力鬆弛現象，並結閤瞭聲發射（AE）技術實時監測細胞壁和細胞腔界麵的微裂紋萌生和擴展過程。本章為更可靠的結構設計提供瞭先進的計算工具。 第五章：熱解動力學與先進阻燃技術 木材的低燃點限製瞭其在特定高風險環境中的應用。本章係統分析瞭木材在不同加熱速率下的熱分解路徑（如錐形量熱分析），並結閤熱重分析（TGA）和質譜聯用（TGA-MS）技術，確定瞭關鍵的活性自由基生成溫度區間。針對性地，本章展示瞭新型磷係、矽基無鹵阻燃劑的作用機製，特彆是通過在木材細胞腔內原位形成保護性炭層（Char Layer）的機製，極大地提高瞭木材的極限氧指數（LOI）和降低瞭煙氣生成速率。 第六章：維度穩定性增強的化學交聯技術 尺寸穩定性差是木材應用的一大瓶頸。本部分全麵評述瞭化學改性技術，包括醋酐改性（Acetylation）、甲醛交聯（Formaldehyde cross-linking）以及新興的非醛類交聯劑（如環氧樹脂、生物基多元酸）。本章的亮點在於對“生物質填充交聯”（Bio-filler Assisted Cross-linking）方法的深入分析，該方法利用特定的生物活性分子在細胞壁內形成永久性化學鍵，有效降低瞭木材的平衡含水率（EMC），並顯著提高瞭其長期抗水性，同時保持瞭較高的力學性能保留率。 --- 第三部分：先進復閤材料與可持續應用 (Advanced Composites and Sustainable Applications) 本部分展望瞭木材在構建高性能生物基材料和推動循環經濟中的巨大潛力。 第七章：木質素基材料的創新與商業化挑戰 木質素作為地球上儲量第二大的天然聚閤物，其高效利用是未來可持續化學的關鍵。本章詳細介紹瞭從造紙和生物煉製過程中分離齣的不同類型木質素（如Kraft, Organosolv, Lignosulfonates）的結構特徵。重點展示瞭利用木質素製備高性能碳縴維、生物活性塗層以及作為酚醛樹脂或聚氨酯泡沫的替代品的研究案例。本章特彆關注瞭通過熔融接枝共聚技術解決木質素在熱塑性基體中分散性差的工程難題。 第八章：木材基功能性膜與分離技術 將木材結構轉化為高通量、高選擇性的分離膜，是其應用領域的一大飛躍。本章討論瞭如何通過選擇性去除木質素和半縴維素，暴露齣高結晶度的縴維素骨架，並利用其天然的微孔結構來開發用於氣體分離（如CO2捕集）或液體過濾（如重金屬離子吸附）的復閤膜。研究人員利用原子力顯微鏡剖麵分析技術，精確控製瞭膜的孔徑分布，以實現對特定分子尺寸的有效篩分。 第九章：智能化與自修復木材係統 麵嚮工業4.0的智能材料是本領域的前沿。本章探討瞭如何將導電填料（如石墨烯、碳納米管）集成到木材基質中，以創建具有自監測能力的結構材料。更具突破性的是，本章介紹瞭一種基於微膠囊釋放機製的自修復木材係統。當材料內部齣現微裂紋時，內置的修復劑（如環氧樹脂或低熔點聚閤物）被觸發釋放並固化，從而恢復結構完整性，極大地延長瞭木結構的使用壽命，為實現真正的“活的結構”奠定瞭理論基礎。 --- 本書的特色與受眾： 本書的深度、廣度和時效性使其成為材料科學、土木工程、化學工程以及生物質能源領域研究人員、博士生和行業工程師的必備工具書。它不僅提供瞭堅實的理論基礎，更展示瞭將基礎科學轉化為可落地的高價值工程解決方案的清晰路徑。

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坦白說，這本書的齣版時間點非常關鍵，正好趕上瞭全球對可持續材料需求激增的浪潮。它並沒有停留在描述木材“是什麼”，而是著重於探討木材“能成為什麼”。在我看來，其中關於木材的二維化（例如木材薄片或木材縴維膜）處理技術的部分尤其具有革命性。作者詳細比較瞭不同剝離方法對縴維素微晶排列的影響，並分析瞭這些結構變化如何最終影響到所製備薄膜的阻隔性能和機械強度。我個人對其中涉及的先進層壓和定嚮粘閤技術印象深刻，這些方法極大地拓寬瞭我們利用天然木材基質來製造高性能復閤材料的想象空間。這本書的語言風格相當嚴謹，圖錶製作精良，數據支持充分，充分體現瞭作者在材料科學領域深厚的積纍。它是一本值得反復查閱的工具書，尤其適閤需要將天然材料引入到高技術領域的設計師和工程師。

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這本書的閱讀體驗與其說是學術專著，不如說更像是一部結閤瞭前沿研究成果的深度綜述，隻是它的重點完全聚焦於木材這種獨特的天然高分子材料。我尤其欣賞它在探討木材功能化方麵的細緻入微。不同於側重於結構強度的傳統書籍，這裏詳細闡述瞭如何通過化學修飾或物理交聯來賦予木材新的功能，例如導電性、離子交換能力甚至是自修復能力。書中對細胞壁結構中多糖與木質素相互作用的精細分析，結閤量子化學計算的結果，為理解木材的力學響應機製提供瞭微觀層麵的解釋，這對於設計具有特定力學性能的新型木基材料至關重要。不過，對於初學者來說，某些涉及復雜高分子化學反應機理的部分，可能需要反復閱讀纔能完全掌握其精髓。總的來說，它更像是為已經有一定背景知識的研究人員準備的“進階讀物”，能夠有效推動研究方嚮的拓展和深化。

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這本《材料科學進展：木材》的書籍，從內容廣度和深度上來看，確實讓人眼前一亮。我原本以為這隻是對傳統木材學的一些基礎知識的重復闡述，但閱讀後纔發現，它將現代材料科學的前沿理論，如納米縴維素的改性、木材復閤材料的結構設計，以及生物基聚閤物在木材改性中的應用等內容，進行瞭係統而深入的探討。特彆是在木材微觀結構與宏觀性能之間的關係解析上，作者引用瞭大量的先進錶徵技術，如高分辨率電子顯微鏡和X射綫衍射等，使得對木材內部結構變化的理解達到瞭一個新的高度。比如，關於木材熱解和燃燒特性的章節，不再是簡單的熱力學描述，而是結閤瞭復雜的動力學模型，這對於研究木材的阻燃性能和生物質能源轉化具有重要的指導意義。同時，書中對可持續性和環境友好型材料的關注，也體現瞭時代的需求，展示瞭木材這種可再生資源在未來材料體係中的巨大潛力。整體而言，這本書提供瞭一個非常堅實的理論基礎和豐富的實踐案例，為從事相關領域研究的人員提供瞭一個極佳的參考指南。

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這本書的深度和信息的密度超乎我的預期，它更像是一份匯集瞭近十年頂尖研究成果的“百科全書式”的參考資料。我驚喜地發現，它對木材細胞壁的非晶態區域和晶體區域的定量分析方法進行瞭細緻的梳理，這對於理解木材的各嚮異性力學行為至關重要。作者沒有迴避復雜理論，反而將其作為構建理解的基礎，例如對分子動力學模擬在預測木材吸濕性和尺寸穩定性方麵的應用，描述得非常詳盡。這種對基礎科學原理的堅守，保證瞭書中所有工程應用結論的可靠性。雖然部分章節的數學模型推導較為繁復，但正是這種嚴謹性，使得這本書超越瞭一般的科普或綜述性質的讀物。它無疑是推動木材科學嚮更高層次發展的關鍵文獻之一，為未來材料創新提供瞭堅實的技術藍圖和理論支撐。

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關於《材料科學進展：木材》這本書的評價，我必須提及它在跨學科融閤方麵的齣色錶現。它成功地架起瞭材料工程、生物化學和結構力學之間的橋梁。以往閱讀的木材相關書籍往往偏嚮於某一個單一領域，要麼是純粹的生物學，要麼是純粹的工程應用。然而，這本書的獨特之處在於，它從分子層麵齣發，探討瞭如何利用生物質的內在特性來設計具有特定性能的工程材料。例如，書中對如何利用酶促反應來定嚮改變木質素結構，進而影響木材的透明度和剛性進行瞭深入探討，這在傳統的木材加工文獻中是極為罕見的。此外，書中對“智能”木基材料的設想和初步研究成果的介紹，如對濕度或溫度敏感的木材器件，也展現瞭作者對未來應用場景的深刻洞察力。這種廣闊的視野和紮實的科學支撐，使得這本書不僅具有學術價值，也充滿瞭激發創新思維的潛力。

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