摘要：2018年，美国马里兰大学帕克分校的胡良兵教授和李腾教授（共同通讯作者）团队报道了一种简单有效的方法可以把原生木材直接处理成为一种超强超韧的高性能结构材料。相关论文以“Processing bulk natural wood into a high-perfo

超级木头问世

2018年，美国马里兰大学帕克分校的胡良兵教授和李腾教授（共同通讯作者）团队报道了一种简单有效的方法可以把原生木材直接处理成为一种超强超韧的高性能结构材料。相关论文以“Processing bulk natural wood into a high-performance structural material”为题，发表在Nature杂志，该工作一经发表就引起全世界范围广泛的关注和媒体报道，刮起了一阵“超级木头”的旋风！

核心技术

这一过程分为两步，首先通过化学处理（氢氧化钠和亚硫酸钠）部分脱除木材中的木素和半纤维素，随后通过高温压缩（100 ℃）来压塌木材细胞壁，从而获得一种完全致密化和纤维素纳米纤维有序排列的超强致密木材。

团队制备的超强致密木材经过结构表征、力学表征、对湿度响应的表征等测试。结果显示，和以往天然木材受潮即易变软等特性相比，超强致密木材在潮湿环境下结构性能依然稳定，各项机械性能都得到了很大提高，超出天然木材10倍以上。 其中，木材厚度可以减少80%，密度为原来的3倍，从0.43g/ cm³上升至1.3 g/ cm³。另外，超级致密木材的拉伸强度达到587 MPa，可以和钢材媲美，但同时可以比钢材轻六至七倍。而由于超强致密木材的密度低，超强致密木头的比拉伸强度超过几乎所有金属和合金材料，甚至包括钛合金。

同时这种方法对各种木材树种都普遍有效，是一种成本低廉生产轻质超强结构材料的新方法。加上木材的环保特质、可再生性和零温室气体排放特点，超强致密木头展示出未来结构材料之星的巨大潜力。

7年攻关，“超级木头”的制造时间大幅缩短

经过七年的紧张开发工作、大量投资和 140 多项专利，超级木材的制造时间从一个多星期缩短到几个小时，即将进入量产。

为了建设工厂，由胡良兵教授创办的 InventWood 近期完成了 A 轮融资的首轮交割，募得 1500 万美元（现汇率约合 1.08 亿元人民币）。本轮融资由 Grantham 基金领投，Baruch Future Ventures、Builders VC 和 Muus Climate Partners 等机构也参与其中。InventWood在马里兰州弗雷德里克市开设了 90,000 平方英尺的制造工厂，有望在 2025 年夏季推动量产。

超级木材：下一代建筑材料

建筑碳排放的90%来自于建筑结构的混凝土和钢铁。其中水泥的制造必须使用化石燃料将石灰石加热到约1450℃，钢铁的锻造需要使用大量煤炭，升高温度至1,600℃，产生了大量的碳排放。因此，木材通常被认为是比钢或混凝土更环保的建筑材料。工厂初期将主要生产应用于建筑外立面的材料，如装饰面板、家具组件等。其发展战略是：从建筑表面材料起步，最终进军建筑主体结构市场。

InventWood 的最终目标是利用木屑制造各种尺寸的结构梁，且无需额外的表面处理。“想象一下，你的工字梁会是这个样子，”InventWood 首席执行官 Alex Lau 举起一块“超级木材”的样品说道，“它们非常漂亮，就像胡桃木、依贝木一样。这些都是天然的颜色，我们没有进行任何染色。”Alex Lau在接受采访时，没有透露定价，但表示其价格将与热带硬木或胡桃木相似。

来源：高分子科学前沿一点号1