目前对木质纤维素原料的预处理方法有物理法、物理化学法、化学法及生物法，各方法各有优缺点，可同时选用多种方法，即组合法。
121 物理方法
机械粉碎通过剪切或研磨减小原料颗粒尺寸，提高反应面积，同时在一定程度上破坏植物纤维的高级结构，将结晶态纤维素转化成无定形态，使整个大分子结构松散，易于反应。纤维素分解性能与研磨时间和粉碎度直接相关，粒径越小，越容易反应，但需提供的能量也越多，因此存在最佳粉碎尺度。此法不足之处在于通过物理粉碎产生的无定形态非常不稳定，容易重新结晶化，使应用受限。
高能辐射、超声波、微波处理法是通过能量的作用产生物理化学效应，破坏分子间氢键和结晶态结构，降低聚合度，提高酶解速率。Youn 等用60Co的γ射线处理甘蔗渣使还原糖总量提高了约 3 倍。高能辐射可缩短工艺流程、无污染，但成本过高且辐射过程产生的游离基对后续反应有抑制作用。超声波通过能量作用打开氢键，破坏木质素和纤维素结晶区，使纤维的形态结构和超微结构发生变化，有效降低结晶度和规整度，利于酶解；微波处理主要是使物料内部分子发生碰撞，产生热量，导致物料升温，其处理机制为温度效应，研究表明微波可以改变植物纤维原料的超分子结构，使纤维结晶区尺寸发生变化，提高其反应活性。
122 物理化学方法
高压蒸汽爆破法不添加化学试剂，用高压蒸汽加热原料到一定温度（150~220℃），反应一段时间（10~30min）后迅速降压终止反应。突然减压时，产生二次蒸汽，使体积猛增，受机械力作用，细胞壁结构被破坏，木质素与纤维素分离，而半纤维素在这个过程中被水解并产生有机酸，酸可进一步催化水解得到可溶性糖。此法可去除大部分的半纤维素和少量的木质素，对纤维素几乎没有影响。经蒸汽爆破后的原料孔隙度增大，酶解率明显提高，但会产生有抑制作用的小分子副产物如醛类和有机酸，因此处理后原料需水洗及中和。该法处理费用低，酶解效果明显，已成功用于生产，加拿大Staketech 公司在这方面已取得很大成功。
氨纤维爆破法（AFEX），也称氨冷冻爆破，是利用液氨在相对较低的压力（15MPa）和温度(50~80℃)下对原料处理一段时间，然后突然释放压力爆破原料，此过程中液氨迅速汽化产生骤冷，使纤维素结构发生变化。与其他方法不同的是，AFEX 并没有直接分离出木质素和半纤维素，也不产生液态产物，该过程是通过氨与木质素作用改变木质纤维素微结构及超分子结构，使纤维素结构从Ⅰ态转化为Ⅲ态，提高反应活性，可降低酶用量至 1-5 IU/g，大大提高了酶解率。该法避免了高温处理引起的糖变性，不产生抑制性副产物，但成本比较高。类似的还有二氧化碳爆破法，不同的是处理过程中部分 CO2必须形成碳酸，作为后继水解反应的催化剂。
123 化学法
高温热水处理法是在高温（200℃以上）下，压力高于同温度下饱和蒸汽压时，使用液态水去除部分木质素及全部半纤维素，实质上是酸催化的自水解反应，但高温作用使产物有所损失，并产生一些有机酸抑制酶解及发酵。按水与底物的进料方式不同，分为流动水注入、水与物料相对进料及两者平行进料 3 种，它们都是利用高压液态沸水的高介电常数去溶解几乎所有的半纤维素和 1/3~2/3 的木质素，但反应的 pH 需要控制在 4 到 7 之间，以减少副反应。
稀酸处理植物纤维的研究已有大量报道，尤其在农作物原料中，酸分子的扩散速率很快，且较高温度下符合阿累尼乌斯方程。酸处理多采用稀硫酸（05%~10%），在 130~200℃与原料反应数分钟。处理后，半纤维素几乎全部水解为单糖（主要为木糖），但也有部分因过度降解转化为乙醛等小分子副产物；纤维素及木质素作为固体残留物不发生变化。半纤维素的转移，增加了纤维素表面积及反应活性，提高水解速率及糖化率。Todd 等通过优化实验条件，可提高还原糖产率至 93%。酸性物质的腐蚀性对反应器材要求高，且化学试剂的加入造成一定污染，该法工艺技术还有待进一步改善。
碱处理是通过碱对纤维素的润涨作用引起分子的消晶和晶格转化，可去除原料中的木质素，保留半纤维素和纤维素。相对酸处理而言，反映条件温和（55~130℃），但易产生不溶性副产物，同时碱用量大，处理时间长，甚至长达数周。最初选用的是 NaOH,它具有较强的脱木质素能力，但有约 50% 的半纤维素过度降解。常用的碱性物质还有熟石灰、氨等。用熟石灰与生物质反应时，氧气/空气的加入可以促进木质素的去除率，提高糖化率；与氨冷冻爆破（AFEX）不同，氨回收过滤法（ARP）是氨在较高温度（150~170℃）下与生物质反应，反应后液态氨被回收再利用。较高温度下，氨溶液可以有效润涨木质纤维素，破坏木质素与半纤维素间的化学键合，降低聚合度，且不会引起糖的降解，该法可有效去除 70%~80%的木质素、水解 40%~60%的半纤维素，保留 95%的纤维素。SEM，X-ray 等分析表明ARP 处理对原料结晶区无影响，但使非结晶区发生了变化，材料孔隙度和表面积明显增加，大大提高了酶解速率。总之碱法中碱耗量大，试剂需回收、中和、洗涤、工序多，应用于大规模生产还有待改进。
氧化处理即利用 O3 或 O2、H2O2 等氧化木质素分子，使其溶出，由此分离木质素和纤维素。常用的还有湿氧化法,即水与空气/氧气在 120℃以上与木质素中酚类物质反应并氧化苯丙烷单元侧链上的烯键，溶解木质素，可保留 70%的纤维素。对半纤维素而言，该法主要是将半纤维素从固相转移到液相，但并不催化液相中的半纤维素水解反应。反应过程产生一些副产物如糠醛及衍生物（如 HMF），对后续反应有一定抑制作用。
124 生物处理
可分解木质素的天然微生物大多是真菌类，主要有白腐菌、褐腐菌及软腐菌，其中软腐菌分解木质素能力较低，褐腐菌只能改变木质素结构但不能分解木质素，白腐菌分解木质素能力较强，能有效地选择性的分解植物纤维中的木质素。生物法处理条件温和、能耗低、无污染，但周期太长，而且微生物分解木质素的同时也能产生纤维素和半纤维素酶，影响得糖率，有待于通过基因工程或代谢工程选育选择性更强的分解木质素的微生物。
总之，处理方法各异，视具体情况，可协调利用多种方法（组合法）以获得更好效果。如蒸汽爆破法与碱性过氧化物协同作用，微波处理与碱同时作用，沸水处理与氨溶液处理联用等均取得良好效果。预处理方法的选择、工艺过程的设计及工艺参数的确定需要根据原料种类、预处理目的和要求而定，还需兼顾环境友好和低能耗原则。
问题一：木头如何防腐 一种是降低木材的含水量 一般含水量降到18％的时候细菌就无法在木材内部繁殖了
第二种就是泡桐油 桐油是一种天然的速干性植物油 对木材可起到防腐 防潮 防虫住 等作用
其原理如下
首先桐油作为一种纯天然植物油 对木材不仅不会有任何不良作用 反而会对木材起到加固增光和增加质量的作用
将木材涂刷或者泡制桐油之后 使桐油充分在木材内部达到饱和状态 这样木材的结构就会显得更加的充实 里边就无法住长霉、菌之类的有害物质 另外 桐油本身的油性也能对木材起到防水 防潮甚至防虫住的作用 作用效果的持续时间也是很可观的 一般室外木器一年刷一次就足以了 有的甚至两、三年刷一次都没问题 总之 桐油对木材的作用还是相当大的。
参照案例：祈年殿的大柱子 每隔几年都要刷桐油的 外边包一层麻绳 刷上红漆 千年不倒
问题二：庭院如何木头防腐处理 什么是防腐处理木材？它是表面涂层或在压力下灌注化学品的木材，化学品可提高其抵御腐蚀和虫害的能力。
防腐处理程序并不改变木材的基本特征，相反可以提高恶劣使用条件下木建筑材料的使用寿命。
若有效工作，木材防腐剂必须按照已知的规范于受控条件下使用，这样可确保防腐保护木材使用良好。加拿大标准协会(CSA)出版了包含这些规范的木材保护标准。CSA的O80-M标准木材保护详述了针对加拿大木材品种的要求，它同时还采用了美国木材保护者协会(AWPA)的某些标准。
之所以可以很容易地对树种进行防腐处理是因为细胞生物学原理以及所采用的程序。加拿大拥有品种丰富的木材种类。有些树种较难进行加压处理。
程序
大多数防腐处理使用的是全身浸渍加压法，即木材被放置于一个高压容器中，然后使用真空吸尘器抽出木材细胞中的空气。防腐剂溶液可以进入汽缸、它由吸尘器吸入细胞中。然后再用690到1380 kPa（100到200 psi）的高压迫使更多防腐剂进入木材中（如下面图1所示）。最后再用吸尘器除去表面上多余的化学品。
对于所有类型的防腐处理方法而言，可以进入并保留在细胞中的防腐剂数量在部分程度上取决于木材的含水量。方法处理过程中细胞空穴中存在的水分含量会影响防腐剂的流入。
正因如此，木材原材料的含水量是质量控制的一个重要方面。
对于水溶性防腐剂而言，处理锯木的含水量应该在较低范围内（15%到25%），以使防腐剂可以很容易地进入、并且在细胞壁上发生化学反应。如果细胞中有过量水分，则一旦处理压力减退，回弹压力就会将防腐剂从细胞中排出。
为了增强木材防腐剂的渗入度，应用一个调节程序降低木材的含水量。方法可以是风干、窑干或者在处理汽缸中运用蒸汽和真空吸尘，也可以在真空条件下将处理溶液煮沸。
为了避免处理后过量化学品释放，应在制造场所留出时间让进入木材细胞壁的化学品固着。一旦固着阶段结束，水溶性防腐剂就会以化学方式吸附在细胞壁上。
问题三：木材的防腐处理措施有几种，都是怎样的 1、碳化处理。
2、防腐药剂，CCA或者ACQ等等通过高压罐注入木材内部。
问题四：木材怎样做防腐处理 对木材进行防腐处理的主要方法是：采用一种不宜溶解的水性防腐剂，在密闭的真空罐内对木材施压的同时，将防腐剂打入木材前卫。经过压力处理后的木材，稳定性更强，防腐剂可以有效地防止霉菌、白蚁和昆虫对木材的侵害。从而使经过处理的木材具有在户外恶劣环境下长期使用的卓越的防腐性能。经过处理后的木材，非常适用于户外家具；国外已经普遍应用于经过庭院，户外地板、游艇码头、栅栏、公园椅子、花台等。
问题五：木材防腐处理的方法有哪些 您好，木材防腐的处理有以下几方面
真空/高压浸渍：这个过程是防腐处理的关键步骤，首先实现了将防腐剂打入木材内部的物理过程，同时完成了部分防腐剂有效成分与木材中淀粉、纤维素及糖份的化学反应过程。破坏了造成木材腐烂的细菌及虫类的生存环境。
高温定性：在高温下继续使防腐剂尽量均匀渗透到木材内部，并继续完成防腐剂有效成分与木材中淀粉、纤维素及糖份的化学反应过程。进一步破坏造成木材腐烂的细菌及虫类的生存环境。
自然风干：自然风干要求在木材的实际使用地进行风干，这个过程是为了适应户外专用木材由于环境变化产生所造成的木材细胞结构的变化，使其在渐变的过程中最大程度的充分固定，从而避免在使用过程中的变化。
施工与维护：浸渍木含水率较高，在使用之前必须放置风干一段时间，储存中仓库保持通风，以方便木材的干燥，对浸渍木材的任何再加工，必须待其出厂后72小时以上。 加工与安装：尽可能使用现有尺寸的浸渍木，建议用热镀锌的钉子或螺丝做连接及安装，在连接时应预先钻孔，这样可以避免开裂，胶水则应是防水的。
问题六：竹子木材该如何防虫防腐 竹材的防腐剂处理方法
用苯酚和甲醛缩合成的甲阶酚醛树脂，是一种低分子和低黏度的水溶性制剂，对竹材具有良好的渗透性。该树脂浸注竹材后，再经热处理或酸处理，可生成一种不溶于水的三元结构高分子化合物，无味无毒，也不会渗出和挥发，具有持久的防腐性能。用这种防腐剂处理的竹材，不论在室内室外使用或埋入土中，都没有受到菌类的侵蚀，也无防腐剂从竹材中反渗出来，其防腐性能优于常用的防腐剂处理木材，但用酚醛树脂处理的费用较高。南京林业大学采用0．2％辛硫磷溶液浸渍竹制品3min，竹蠹虫经2～3 d死亡，药效可维持1年以上。此药剂低毒、药效较长，应用于竹制品生产是较理想的防蛀剂。将1％的添加剂(硼砂：硼酸：1；1)加入5％的新洁尔灭溶液用来防止竹制品霉变，也取得较好的效果。此外，南京林业大学曾研究毛竹篾片液相乙酰化处理试验。试验结果表明，液相乙酰化处理竹片一定时间，乙酰基增重率(WPG)达12．97％，试样失重率为零，防腐效果极佳。但此法操作较繁，成本较高。
竹材用防腐剂
竹材用防腐剂一般分为熏剂型、焦油型、油溶性和水溶性4种。熏蒸剂如氨水、硫磺，主要作用于竹材表面，难以对内部的真菌起作用，且容易污染空气；焦油型防腐剂中应用最广泛的是杂酚油类，因其含有致癌性的多环芳烃，已趋于淘汰；油溶性防腐剂如五氯苯酚，不仅处理成本比较高，而且对人的健康有害；由于水溶性防腐药剂具有毒性低、效果好、无异味的特点，所以当前使用较多并且多为复合型防腐剂。
常用的竹材防腐剂
国际竹藤组织(INBAR)于1994年推荐了十种竹材用复合防腐剂的配方(主要来自印度标准)”，美国木材保存协会(AWPA)于1998年制定了17种水溶性和油溶性木材防腐剂的标准配方。但其中有些药剂对环境污染大，近年来在一些国家已被禁止或限止使用，如五氯酚钠在大多数国家已被禁止使用，CCA由于含砷，美国、欧盟已颁布法规于2004年禁止在民用场合使用。
新型防腐剂
水溶性低毒防腐剂是今后防腐剂开发的方向，目前已开发的低毒高效防腐剂包括：水溶性的烷基铵类化合物(AAC)、氨溶季铵铜(ACQ)、硼化物、双二甲基二硫代氨基甲酸铜(CDDC)和油溶性的环烷酸铜／锌、百菌清(CTL)、有机碘化物(IPBC)、拟除虫菊酯等。
有效简单而实用的化学配方实现木材的防腐，水玻璃，是Na2SiO3的水溶液，俗称“泡花碱”，在木材上涂一层就可以，价格便宜，很实用。且无色、无味。
问题七：现代木料怎么防腐防潮和防火 防腐防火措施：
木材的防腐通常采取两种措施，一种是创造条件，使木材不适于真菌寄生和繁殖；另一种是进行药物处理，消灭或抑制真菌生长，防止昆虫蛀蚀。具体措施如下：
（1） 干燥
采用气干法或窑干法将木材干燥至较低的含水率，在设计和施工时注意通风除湿，如在地面设防潮层，木地板下设通风洞，木屋顶采用山墙通风等，使木材常保持干燥。
（2） 涂料覆盖
采用耐水性好的涂料，涂敷在木材表面。涂料本身无杀菌杀虫能力，但涂料可在木材表面形成保护膜，阻隔空气和水分，并防止真菌和昆虫的入侵。
（3） 化学处理
将对真菌和昆虫有毒害作用的化学防腐剂注入木材中，使真菌和昆虫无法寄生。防腐剂的种类很多，主要有水溶性、油溶性和油质防腐剂三种。防腐剂注入方法主要有表面涂刷、常温浸渍、冷热槽浸透和压力渗透法等。
木材为易燃物质，应进行防火处理，以提高其耐火性。木材防火处理的方法通常有两种，即在木材表面涂刷或覆盖防火涂料，或用防火浸剂浸渍木材。
通过防火处理能推迟或消除木材的引燃过程，降低火焰在木材上蔓延的速度，延缓火焰破坏木材的时间，从而给灭火或逃生提高更多机会。但应注意：防火涂料或防火浸剂中的防火组分随着时间的延长和环境因素的作用会逐渐减少或变质，从而导致其防火性能不断减弱。
防腐木品牌消费指南防腐木，是将普通木材经过人工添加化学防腐剂之后，使其具有防腐蚀、防潮、防真菌、防虫蚁、防霉变以及防水等特性。能够直接接触土壤及潮湿环境，经常使用在户外地板，工程，景观，防腐木花架等，供人们歇息和欣赏自然美景，是户外地板、园林景观、木秋千、娱乐设施、木栈道等的理想材料。那么，防腐木什么牌子好？防腐木哪个品牌好？防腐木品牌哪些地区分布的最多？哪里产的防腐木比较好？获得大品牌、著名商标、省市名牌等荣誉的防腐木品牌有哪些？为了给消费者们提供真实的防腐木市场情况以及准确的行业品牌信息，以下是CNPP提供数据支持，网站为您统计的防腐木十大品牌榜单及相关品牌推荐，供您参考。
防腐木什么牌子的好防腐木十大榜单十大防腐木品牌榜中榜，防腐木材-防腐地板品牌排行，户外防腐木什么品牌好(2022)1美丽家园美丽家园成立于1995年，知名防腐木品牌，于2012年香港联交所上市，是国内主营休闲家居和木屋及构件的上市企业，在木材改性及环保科技之科研创新方面领先行业，拥有2丰胜丰胜始建于1998年，知名防腐木品牌，参与制定了国家多项防腐木行业标准，为中国木材保护协会的理事单位。丰胜从芬兰、瑞典等北欧国家引进高品质木材，为中国家庭提供从3越秀木越秀木成立于1890年，日本高端防腐木生产企业，世代专注于高耐久木质材料工艺的研发，主要生产以木材的防腐防蚁、阻燃、深层炭化、尺寸稳定等技术为核心的越秀木系列高4大不同大不同木业是一家集木材防腐、木材阻燃、木材超高温热改性处理、木材防腐剂、木结构建筑等高新材料和新产品研发、生产、销售、安装于一体的现代科技企业。大不同木业制定和5国林怡景国林怡景是央企中国林产品集团控股子公司，成立于2010年，是一家集世界各林场资源经营、原材进出口贸易、国内批发零售原木、板材、集成材、家具木制品、防腐木建材、智6爱美森爱美森是上市企业中国优材旗下全资子公司，主营优化木，以杨木等速生林木材为原料，采用先进的木材优化技术依托高科技环保型工艺可生产出各种标准的优化实木地板料、优化实7枫蓝FENGLAN沈阳枫蓝木业始创于1992年，是国内起步较早的实木墙板和防腐木加工生产企业，涵盖实木内、外墙板、地板、桑拿板、木屋墙体及炭化木、户外优质防腐木、防腐木制景观家具8名兔MINGTU始于1998年，隶属于上海丽翔企业旗下，集研发、生产、销售、物流、服务于一体的原材料供应商，主营细木工板、免漆板、多层板、装饰面板、轻钢龙骨、石膏板、五金建材等9欧亚华森OUYAHUASEN企业创建于2016年，致力于各种防腐木材的研究、国际贸易木材批发，轻型木结构、户外景观木材，为客户提供专门的户外专用防腐木材。欧亚华森地面积约为15000平米，10怡人Yiren怡人成立于1994年，专业从事景观防腐木材的加工和销售的企业,拥有全套的木材加工和防腐处理设备，生产的景观防腐木材采用“真空—加压—真空”的处理工艺，经过处理的以上品牌榜名单由CN10/CNPP品牌数据研究部门通过资料收集整理大数据统计分析研究而得出，排序不分先后，仅提供给您参考。我喜欢的防腐木品牌投票>>防腐木品牌规模历史企业注册资本防腐木品牌历史行业推荐品牌品牌品牌历史/创立时间企业名称自然好浙江海悦绿建科技有限公司越秀木1890年年日本越井木材工业株式会社福汉木业1956年年湖北福汉木业(集团)发展有限责任公司百强板材1983年年山东德百强物联科技有限公司枫蓝FENGLAN1992年年沈阳枫蓝木业有限公司大庄DASSO1993年年杭州大索科技有限公司怡人Yiren1994年年扬州市怡人木业有限公司美丽家园1995年年福建省漳平木村林产有限公司丰胜1995年年丰胜(广州)建材有限公司声达1998年年上海声达木业有限公司恒希HENGXI2002年年四川省恒希木业有限责任公司尚源花园木2002年年东莞市尚源木业有限公司防腐木品牌注册资本行业推荐品牌品牌注册资本/企业规模企业名称福汉木业14810000万元湖北福汉木业(集团)发展有限责任公司美丽家园6600000万元福建省漳平木村林产有限公司国林怡景3555556万元靖江国林木业有限公司钻石木DIAMONDWOOD3241596万元钻石木(南京)木业有限公司神州北极1740000万元大兴安岭神州北极木业有限公司天泽木业1600000万元铁岭市天泽木业有限公司爱美森1153330万元河北爱美森木材加工有限公司菲特威尔FITWELL786818万元苏州菲特威尔木结构房屋有限公司顺达防腐材料500000万元抚顺顺达防腐材料有限公司欧亚华森OUYAHUASEN500000万元北京欧亚华森科贸有限公司上诺环保SUNPRO323500万元安徽上诺环保股份有限公司小米木屋300000万元福州小米木屋建设工程有限公司防腐木选购事项防腐木知识大讲堂查看防腐木表面质量
注意查看木材表面有无节疤、裂纹、变形等现象。节疤不仅影响木材的美观，也是菌、虫等侵蚀木材的重要渠道。裂纹和变形现象主要是由于干燥处理不好造成的，经防腐处理过的木材，含水率一般在18%以下，放置在空气中不会开裂或变形。
查看防腐木的光洁度
检验防腐处理效果如何，直观上可以观察防腐木的表面光洁度，药剂处理不好的表面有粉末等杂质，颜色也不均匀，最好不要选择。
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防腐木的载药量
选购防腐木时，需要着重关注防腐木的载药量。载药量通常以每立方米木材中防腐剂的公斤数(每立方英尺中的磅数)来计算。载药量影响到防腐木的防腐性能和环保性，因此需要根据使用环境来选择。以CCA-C型木材防腐剂处理的防腐木为例，如果用在户外，但不接触地面，防腐木应达到载药量需大于或等于4千克/立方米;而如果用在户外，接触地面或浸在淡水中，防腐木应达到载药量需大于或等于96千克/立方米。
防腐剂的渗入度
渗入度是指防腐剂进入木材的深度。渗入深度越大，则受保护的高压处理木材越不可能受到破坏。以CCA-C型木材防腐剂处理的防腐木为例，如果用在户外，但不接触地面，防腐木渗透深度应大于或等于85%;如果用在户外，接触地面或浸在淡水中，防腐木渗透深度应大于或等于95%。
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查看产品检验证书
买防腐木一定要选择有产品检验合格证书的防腐木。此外，在挑选防腐木时，最好到有名气的大型建材市场去购买选择有一定品牌认可度的防腐木，其产品不论是在生产工艺还是在使用的防腐剂上也可以让人比较放心一点。。
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每年，世界因森林砍伐而失去约 1000万公顷的森林——面积与冰岛相当。以这个速度，一些科学家预测世界上的森林可能会在100到 200 年内消失。
为了提供一种环保和低浪费的替代品。去年早些时候，麻省理工学院的研究人员就在 实验室中培育出由类木植物细胞制成的结构，这暗示了生产更高效生物材料的可能性。
当时研究人员表示，制作一张木桌需要很多时间。种一棵树，砍伐它，运输它，碾磨它……这是一个长达数十年的过程。麻省理工学院微系统技术实验室的首席科学家，资深作者路易斯·费尔南多·韦拉斯克斯-加西亚(Luis Fernando Velásquez-García)提出了一个更简单的解决方案：“ 如果你想要一张桌子，那么你应该长出一张桌子来 。”
而现在。这项研究得到进一步深入。麻省理工学院的研究人员开创了一种可调谐技术，可以在实验室中生成类似木头的植物材料， 这可以让人们“种植”像桌子一样的木制品，而无需砍伐树木、加工木材。
这些研究人员已经证明，通过调整生长过程中使用的某些化学物质，他们可以精确控制所得植物材料的物理和机械特性，例如刚度和密度。
他们还表示， 使用 3D 生物打印技术，可以种植出自然界中不存在的形状、大小和形式的植物材料，而这些植物材料是使用传统农业方法难以生产的。
“我们的想法是，您可以将这些植物材料种植成您需要的形状，因此您无需在事后进行任何减材制造，从而减少能源和浪费。有很大的潜力可以扩展它并发展成三维结构，”这篇论文的第一作者，刚毕业的博士研究生阿什利·贝克维恩(Ashley Beckwith)说道。
尽管仍处于早期阶段，但这项研究表明， 实验室种植的植物材料可以调整为具有特定特性，朝一日可以使研究人员能够种植具有特定应用所需的确切特性的木制品。 例如足够支撑房屋墙壁的高强度材料，或者可以更有效地加热房间的特定的热性能材料。路易斯·费尔南多·韦拉斯克斯-加西亚Luis Fernando Velásquez-García 解释说。
与贝克威思(Beckwith)和韦拉斯克斯-加西亚(Velásquez-García)一起撰写论文的是杰弗里·伯伦斯坦(Jeffrey Borenstein)，他是查尔斯·斯塔克·德雷柏实验室(Charles Stark Draper)的生物医学工程师和小组组长。该研究成果于5月25日发表在《今日材料》杂志(Materials Today)上。
为了开始在实验室中种植植物材料，研究人员首先从 百日菊(Zinnia elegans)幼苗的叶子 中分离出细胞。细胞先在液体培养基中培养两天，然后转移到凝胶培养基中，其中包含营养物质和两种不同的激素。
在这个过程中，通过调节激素水平使研究人员能够调节生长在营养丰富的培养基中的植物细胞的物理和机械特性。
“ 在人体内，你的生长激素决定你的细胞如何发育，以及某些特征如何形成。同样，通过改变营养液中的激素浓度，植物细胞的反应也不同。 仅仅通过控制这些微小的化学量，就可以在物理结果方面引起相当大的变化，”贝克威斯(Beckwith)说。
韦拉斯克斯-加西亚(Velásquez-García)补充说，在某种程度上，这些正在生长的植物细胞的行为几乎就像干细胞一样——研究人员可以给它们提示，告诉它们要变成什么。
他们使用3D打印机将细胞培养凝胶溶液挤出到特定结构的培养皿中，并让它在黑暗中孵育三个月。 韦拉斯克斯-加西亚(Velásquez-García)说，即使有这个孵化期， 这个过程也比一棵树生长到成熟所需的时间快两个数量级。 孵化后，由此产生的细胞材料会被脱水，然后研究人员会进一步评估它的特性。
研究人员发现，较低的激素水平会产生更圆润、更开放的，并且密度较低的细胞植物材料。而较高的激素水平则会导致细胞结构更小、更密集的植物材料的生长。更高的激素水平也会产生更坚硬的植物材料。 研究人员能够种植具有类似于某些天然木材性能的植物材料。
这项工作的另一个目标是研究这些实验室种植的植物材料中的木质化。木质素是一种沉积在植物的细胞壁中的聚合物，它使植物具有刚性和木质性。他们发现生长培养基中较高的激素水平会导致更多的木质化，这将导致植物材料具有更多类似木材的特性。
研究人员证明， 使用3D生物打印工艺，植物材料可以按照定制的形状和大小生长。 这个过程不使用模具，而是使用可定制的计算机辅助设计文件，该文件被送入3D生物打印机，将细胞凝胶培养物沉积成特定的形状。例如，他们能够将植物定型成一棵小常青树的形状。
伯伦斯坦(Borenstein)表示，这类研究相对较新。他补充说：“利用最初为医疗保健应用开发的技术进步，这项研究 证明了一项介于工程学和生物学之间的技术可以应对环境挑战。 ”
研究人员还表明，细胞培养物在打印后可以存活并继续生长数月，而且使用较厚的凝胶来生产较厚的植物材料结构 不会影响实验室培养细胞的存活率 。
“我认为这里真正的机会是优化你使用什么以及如何使用它。如果您想创建一个用于某种目的的物体，则需要考虑机械性能的预期。 这个过程真的很适合定制 。”韦拉斯克斯-加西亚(Velásquez-García)说。
既然已经证明了这种技术的有效可调性，研究人员希望继续进行实验，以便更好地了解和控制细胞发育。他们还想 探索 其他化学和遗传因素如何指导细胞的生长。
研究人员希望评估如何将他们的方法移植到一个新物种上。 韦拉斯克斯-加西亚(Velásquez-García)表示，(Zinnia elegans)不生产木材，但如果这种方法被用于生产一种具有商业重要性的树种，如松树，则需要针对该树种进行定制。
最终， 他希望这项工作可以帮助激励其他团体深入研究这一领域，以帮助减少森林砍伐。
“ 树木和森林是帮助我们应对气候变化的绝佳工具。 因此，尽可能利用这些资源进行战略性规划将是未来的 社会 需要。”贝克威思(Beckwith)补充道。
这项研究得到了德雷柏学者项目的部分资助。
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