“木头大王”胡良兵《Science》封面文章：可媲美铝合金的木头
通过部分脱木素与“水冲击”工艺相结合的皱纹细胞壁工程策略，使木材更坚固和可塑。
如果我们要满足子孙后代的需求，用可持续材料建造的结构和运载交通工具是当今越来越受欢迎的资产。天然木材的生命周期成本本来就比其他材料低，而且是一种天然坚固、轻巧且耐用的材料，如果可以改进其特性和功能，则可以作为常用聚合物和合金的有吸引力的替代品。研究人员已经尝试了各种方法，例如脱木素和致密化，但迄今未能提供与金属和塑料相同的可成型性。
为此，由材料科学与工程教授兼材料创新中心主任胡良兵教授领导的马里兰大学(UMD)研究团队开发了一种通过快速“水冲击”过程制造坚固且可塑的木质材料的技术。在拆除木材的木质素（木材内部赋予其强度的细胞壁）使其软化，然后通过蒸发关闭纤维后，该团队通过用水“冲击”木材使木材重新膨胀。
“快速的水冲击过程形成了独特的部分开放、起皱的细胞壁结构，为压缩提供了空间以及支持高应变的能力，使材料易于折叠和成型，”胡良兵说。“由此产生的3D成型木材比起始木材强六倍，可与广泛使用的轻质材料（如铝合金）相媲美。”
然后可以将这种“可成型木材”折叠成不同的形状，在形成最终产品之前进行干燥。加工过的木材显著的可折叠性源于其起皱的细胞壁结构，可以承受剧烈的折叠而不断裂。
“可模压木材显著拓宽了木材作为可持续结构材料的潜在应用，同时减少了建筑和交通应用对环境的影响，”该研究的合著者、UMD机械工程教授Teng Li说。
使用细胞壁工程工艺将3D成型木材制成各种形状（来源于Science）
事实上，“这种开发先进木质材料的开箱即用方法将推动木材产品和市场创新，作为替代许多不可持续的结构材料和应对气候变化的可持续解决方案，”美国农业部林产品实验室的JY Zhu说。“它还将有助于降低森林伐木成本，以实现健康的森林管理，以减少野生灾难性森林火灾。美国林务局林产品实验室很高兴与胡教授合作开展这项研究。”
此项研究于2021年10月21日登上Science封面（DOI：10.1126/science.abg9556），是马里兰大学、耶鲁大学、俄亥俄州立大学、美国农业部林务局、布里斯托大学、北德克萨斯大学、苏黎世联邦理工学院和材料创新中心共同努力的成果。
“研究人员引入了一种巧妙的方法，可以在微观尺度上将木材的天然直壁细胞结构转变为波浪形的手风琴状几何形状，”西北大学材料科学与工程、生物医学工程和神经外科教授John Rogers说。“结果是一种不寻常的、高强度的木材，既灵活又可塑，为这种非常古老的材料开辟了新的应用领域。”
胡博士于2016年创立了木材发明公司（Invent Wood LLC），以将其实验室发明的先进木材技术商业化，包括这种3D可成型木材。
《Science》封面文章链接
（通过阅读原文查看）：
Xiao, S. et al. (2021) Lightweight, Strong,Moldable Wood via Cell Wall Engineering as a Sustainable Structural Material,Science (Oct 21, 2021, Cover Story). DOI: 10.1126/science.abg9556.
全球专家评论
德国波茨坦Max Planck胶体与界面研究所生物工程教授兼主任Peter Fratzl说：“将木材制成可成型的，同时保持其天然纤维结构的组合确实是一项重大成就。”“结果是一种生物基材料，可以保留木材的强度并获得塑料的柔韧性。”
布里斯托尔大学材料科学与工程教授Stephen Eichhorn回忆起他父亲用木头建造自己的飞机的童年记忆。“他用蒸汽弯曲了用于飞机机翼的木材，”Eichhorn说。“现在看到有可能制造这种柔韧的木材，同时提高机械性能，使其成为一种真正令人惊叹的材料，谁知道呢— —它可以用作航空航天的未来材料！”
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