王 怡

(林產(chǎn)工業(yè)規(guī)劃設(shè)計院,北京 100010)

木制材料是以木材為主要材料制成的一種多功能材料,廣泛應(yīng)用于建筑、家具、包裝等行業(yè)。木制材料是一種復雜的生物系統(tǒng)材料,可以很好地處理環(huán)境,實現(xiàn)自我診斷和調(diào)節(jié)。在人們越來越推崇安全、自然地居住環(huán)境條件下,木材具有獨特的裝飾效果、良好的環(huán)境特征、加工施工性能好,木制材料更加廣泛地使用到綠色建筑中,將成為建筑業(yè)未來發(fā)展的重要材料之一[1]。

1 木制材料的概述

環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展是當前國際性環(huán)保的主題,木材以其特有的固碳、可再生、可自然降解、美觀和調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境等天然屬性,以及強度-重量比高和加工能耗小等加工利用特性,將為社會的可持續(xù)發(fā)展做出顯著貢獻。與其他材料相比,木材具有多孔性、各向異性、濕脹干縮性、燃燒性和生物降解性等獨特性質(zhì),如何更好地利用這些特性和最大限度地限制其副作用,是木材科學家和工程技術(shù)專家長期努力解決的主要問題[2]。在建筑應(yīng)用中,木材比鋼材具有更好的耐火性能,許多古老的木制建筑經(jīng)過大火后,只是外面燒損,內(nèi)部結(jié)構(gòu)強度依舊很高。相反,許多鋼筋混凝土建筑物發(fā)生火災后,鋼筋被燒軟化,造成建筑物坍塌。同時,木材加工過程中造成的污染較小,良好的協(xié)調(diào)生態(tài)環(huán)境,因此,木制材料是良好的環(huán)保建材。木材的這些特性為木制材料在建材中的應(yīng)用研究奠定了堅實的理論基礎(chǔ),為高性能,高能量的新型木制材料建筑提供了廣闊的發(fā)展空間。

木制材料具有多種功能,如精細分級多孔結(jié)構(gòu)、濕度調(diào)節(jié)、溫度調(diào)節(jié)、生物調(diào)節(jié)、磁性調(diào)節(jié)、自然美學等,其利用自身在自然環(huán)境中的主動適應(yīng)能力,將自然界賦予的功能有效地發(fā)揮到相應(yīng)的實用功能中。木制材料在建筑、家具、包裝、鐵路等領(lǐng)域發(fā)揮著巨大的作用。

木制材料與其他類型的建筑材料相比,具有多孔性、各向異性及相應(yīng)的燃燒性等特點,具有可再生性、可自然降解的特性,如何在建筑材料使用的過程中將其最大限度的應(yīng)用的相應(yīng)的工程材料的而應(yīng)用中,是目前圍繞綠色建材建設(shè)及應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2 木制材料在綠色建材的應(yīng)用探討

2.1 建筑木制板材

建筑木制板材是以中密度纖維板、刨花板等人造板為主要的原材料加工而成的板材,利用物理及機械方式,將木材或者植物纖維經(jīng)過打磨,在機械分離和化學處理,以及粘結(jié)劑的作用下進行膠接,同時,使用防水劑進行防水處理,加工成耐高溫、耐壓強的高效能的木制板材。建筑木制板材廣泛應(yīng)用于建筑家具中。對于建筑木制板材的環(huán)保特性,其材料大部分是顆粒板,在使用的過程中可以實現(xiàn)白天吸收熱量,夜間釋放熱量,進而形成了較為有效的木制板材環(huán)保性能方面的應(yīng)用。

2.2 木制型材

木制型材,是通過特定的制作工藝,將相應(yīng)的木制材料制成一定截面的型材,一般應(yīng)用于相應(yīng)的建筑結(jié)構(gòu)及建筑裝飾類工程中。在木制型材中,應(yīng)用最為廣泛的是木塑復合材料(Wood and Plastic Composites,簡稱WPC),該材料是利用木纖維或木粉與樹脂為原材料,按照一定的比例混合加工而成的木制材料,具有一定的抗壓能力和抗紫外線能力,絕緣、絕熱能力較好,具備綠色環(huán)保產(chǎn)品的相應(yīng)特性,主要應(yīng)用于包裝、建材、家具、物流等行業(yè)。隨著人們對木塑復合材料的認識不斷提高,以及木塑復合材料技術(shù)水平不斷提高,其應(yīng)用范圍不斷拓展到汽車內(nèi)裝飾、建筑外墻、裝飾裝潢、戶外地板、復合管材、鐵路枕木等領(lǐng)域。

2.3 木制結(jié)構(gòu)材

木制結(jié)構(gòu)材(Engineered Wood Products,簡稱EWP),是通過刨、削、切等將木材加工成單板、單板條、刨片等,再通過膠黏劑和熱壓的作用,加工成一定規(guī)格的木制材料,包括單板層積材(LVL)、單板條層積材(PSL)、定向刨片層積材(OSL)、膠合木以及由LVL和結(jié)構(gòu)用膠合板或定向刨花板OSB組合加工而成的工字梁、金屬件銜接木材桁架等[3]。木制結(jié)構(gòu)材以其強度大、變異性小、允許設(shè)計應(yīng)力高、尺寸穩(wěn)定性好、防火性能佳等優(yōu)點,在建筑、橋梁、交通領(lǐng)域廣泛作為結(jié)構(gòu)材料[4]。

3 木制材料在綠色建材中的應(yīng)用展望

以木制材料為基礎(chǔ),通過其在建筑領(lǐng)域中的大量使用,不但應(yīng)用程度較為成熟,應(yīng)用效率也逐步提高。然而其在應(yīng)用中也出現(xiàn)了很多的問題,隨著科技進步,創(chuàng)新建筑材料的類型及使用效果是體現(xiàn)綠色建材應(yīng)用的關(guān)鍵內(nèi)容,因此,為了適應(yīng)科技的發(fā)展,智能木制材料應(yīng)運而生。

智能木制材料是以充分利用木材獨特的天然結(jié)構(gòu)和性質(zhì),并將其與納米技術(shù),分子生物學、界面化學、物理模型等結(jié)合起來,制備了一種具有奇特性質(zhì)的新型仿生木基材料,因此,智能木制材料具有以下部分功能和生命特點：(1)Sensing功能：能夠感知外部或環(huán)境條件的強度和變化,例如載荷,應(yīng)變,熱,光,電,化學等。(2)Feedback功能：通過傳感網(wǎng)絡(luò),可以比較系統(tǒng)的輸入和輸出信息,并將結(jié)果提供給控制系統(tǒng)。(3)信息識別和積累的功能：可以識別和累積通過傳感器網(wǎng)絡(luò)獲得的各種信息。(4)Response功能：能夠根據(jù)外部環(huán)境和內(nèi)部條件的變化及時,動態(tài)地響應(yīng)并采取必要的行動。(5)Self-diagnosis功能：通過分析和比較系統(tǒng)的現(xiàn)狀和過去的情況,可以自我診斷和糾正系統(tǒng)故障和判斷錯誤等問題。(6)Self-recovery功能：一些局部損傷或損傷可以通過再生機制修復,例如自我繁殖,自我生長和自動重組。(7)Self-adjusting功能：對于不斷變化的外部環(huán)境和條件,它可以及時自動調(diào)整自身的結(jié)構(gòu)和功能,并相應(yīng)地改變其狀態(tài)和行為,使物料系統(tǒng)始終以優(yōu)化的方式對外部變化做出適當?shù)捻憫?yīng)[5]。

智能木制墻板,包括通風、空調(diào)、環(huán)境監(jiān)控、樓宇自控系統(tǒng),技術(shù)核心是一種特殊的幕墻。與傳統(tǒng)的玻璃幕墻相比,智能木制墻板是一個多功能系統(tǒng),不僅具有墻板支撐結(jié)構(gòu),還包括室內(nèi)環(huán)境監(jiān)控和服務(wù)系統(tǒng),可以控制光線,并通過智能木制墻板提供通風功能,由于智能木制墻板由三層材料制成,外壁完全封閉,因此,可以大大減少外部噪聲對建筑物內(nèi)部的干擾。

4 結(jié)語

近年來,木制材料產(chǎn)品在綠色建材中的開發(fā)和應(yīng)用取得了長足的進步,隨著科技進步與發(fā)展,創(chuàng)新的建筑材料應(yīng)運而生。綠色建材的發(fā)展與智能木制材料的發(fā)展密切相關(guān),為了滿足提高人民生活水平的需要,開發(fā)智能化的綠色建筑材料,將成為未來健康家園的重要組成部分,具有廣闊的發(fā)展前景。