目錄
前言
第1章 大自然給予的啟發(fā) 1
1.1 引言 1
1.1.1 仿生學(xué)概要 1
1.1.2 木材仿生智能科學(xué)概要 1
1.2 自然界的仿生現(xiàn)象及啟示 2
1.2.1 荷葉的滴水不沾特性 2
1.2.2 棉花的輕柔飄逸特性 7
1.2.3 海鞘的環(huán)境響應(yīng)特性 12
1.2.4 扇貝的層積結(jié)構(gòu) 16
1.2.5 候鳥(niǎo)海龜?shù)摹扒Ю镞w徙”和“萬(wàn)里洄游”特性 21
1.2.6 樹(shù)根的自修復(fù)特性 24
1.3 木材仿生科學(xué)理論基礎(chǔ) 27
1.3.1 木材的多尺度分級(jí)結(jié)構(gòu) 27
1.3.2 木材的分級(jí)多孔結(jié)構(gòu) 30
1.3.3 木材的智能性調(diào)濕調(diào)溫功能 34
1.3.4 木材的智能性生物調(diào)節(jié)功能 45
1.3.5 木材的智能性調(diào)磁和減少輻射功能 49
1.3.6 木材是天然的氣凝膠結(jié)構(gòu)體 49
1.4 木材在現(xiàn)代科技發(fā)展中的新進(jìn)展 51
1.4.1 木質(zhì)基光學(xué)透明材料 51
1.4.2 氣體分離及水質(zhì)凈化 54
1.4.3 木質(zhì)基柔性晶體管 55
1.4.4 木質(zhì)基可觸摸屏 55
1.4.5 木質(zhì)基生物傳感器 57
1.4.6 太陽(yáng)能電池 58
1.4.7 木質(zhì)基超級(jí)電容器 59
1.5 木材仿生智能科學(xué)展望 60
參考文獻(xiàn) 60
第2章 特殊潤(rùn)濕性功能生物質(zhì)材料 71
2.1 引言 71
2.2 特殊潤(rùn)濕性功能生物質(zhì)材料的構(gòu)建及特性 72
2.2.1 特殊潤(rùn)濕性理論基礎(chǔ) 72
2.2.2 特殊潤(rùn)濕性材料簡(jiǎn)介及應(yīng)用 77
2.3 特殊潤(rùn)濕性功能材料的制備方法 83
2.3.1 刻蝕法 84
2.3.2 溶膠-凝膠法 84
2.3.3 模板法 86
2.3.4 自組裝法 86
2.3.5 氣相沉積法 88
2.3.6 其他方法 88
2.4 特殊潤(rùn)濕性功能生物質(zhì)材料的制備 89
2.4.1 超疏水木材的制備 89
2.4.2 超疏水超親油玉米秸稈纖維的制備 126
2.4.3 超疏水棉花纖維的制備 167
2.4.4 仿生水下超疏油材料的制備 186
參考文獻(xiàn) 200
第3章 功能性光催化材料 208
3.1 光催化概述 208
3.1.1 光催化材料的研究進(jìn)展 208
3.1.2 光催化原理 210
3.1.3 半導(dǎo)體的電子性質(zhì) 216
3.1.4 半導(dǎo)體的光學(xué)性質(zhì) 224
3.1.5 半導(dǎo)體光催化劑的應(yīng)用及機(jī)理 225
3.1.6 光催化活性的影響因素 228
3.1.7 光催化材料的表征方法 230
3.2 半導(dǎo)體光催化劑 238
3.2.1 存在的問(wèn)題和發(fā)展趨勢(shì) 238
3.2.2 單一半導(dǎo)體光催化劑 239
3.2.3 過(guò)渡金屬離子摻雜 239
3.2.4 貴金屬沉積 240
3.2.5 非金屬元素?fù)诫s 240
3.2.6 半導(dǎo)體光催化劑復(fù)合 241
3.2.7 共摻雜及自摻雜改性 241
3.2.8 其他新型光催化劑 243
3.3 生物質(zhì)基光催化材料的制備 243
3.3.1 生物模板法簡(jiǎn)介 244
3.3.2 生物模板法原理 244
3.3.3 生物模板法分類 244
3.3.4 生物模板法合成納米材料的應(yīng)用 246
3.4 半導(dǎo)體負(fù)載的木質(zhì)基功能材料 246
3.4.1 pH調(diào)控潤(rùn)濕性的TiO2/木材 247
3.4.2 光控潤(rùn)濕性可逆的TiO2/木材 251
3.4.3 耐久、耐酸、抗高溫高濕的超雙疏木材 256
3.4.4 貴金屬沉積改性及其光催化降解有機(jī)污染物 261
3.4.5 半導(dǎo)體催化劑復(fù)合改性及其釋放負(fù)氧離子的行為 268
3.5 以木材為模板制備光催化材料 275
3.5.1 以木材為模板制備WO3/TiO2光催化劑 275
3.5.2 生物質(zhì)衍生C摻雜的Bi2WO6氣敏元件 281
3.6 本章小結(jié) 288
參考文獻(xiàn) 288
第4章 磁性木質(zhì)材料的形成與功能化修飾 295
4.1 引言 295
4.1.1 磁性納米材料概述 295
4.1.2 仿生構(gòu)筑磁性木材概念的提出及制備方法 303
4.1.3 磁性木材的應(yīng)用 306
4.2 磁性氧化鐵/木材復(fù)合材料的制備及研究 307
4.2.1 磁性氧化鐵/木材復(fù)合材料的制備方法 307
4.2.2 磁性氧化鐵/木材復(fù)合材料的形成機(jī)理 308
4.2.3 磁性氧化鐵/木材復(fù)合材料的性能分析 311
4.3 磁性CoFe2O4/木材復(fù)合材料的制備及研究 315
4.3.1 磁性CoFe2O4/木材復(fù)合材料的制備方法 316
4.3.2 磁性CoFe2O4/木材復(fù)合材料的形成機(jī)理 317
4.3.3 不同反應(yīng)溫度對(duì)磁性木材結(jié)構(gòu)和性能的影響 319
4.3.4 不同反應(yīng)時(shí)間對(duì)磁性木材結(jié)構(gòu)和性能的影響 321
4.3.5 KNO3濃度對(duì)磁性木材結(jié)構(gòu)和性能的影響 323
4.3.6 NaOH濃度對(duì)磁性木材結(jié)構(gòu)和性能的影響 324
4.4 磁性木材的功能化修飾 326
4.4.1 超疏水型磁性木材的制備和性能 327
4.4.2 阻燃型磁性木材的制備和性能 335
4.4.3 吸波型磁性木材的制備和性能 347
4.5 磁性木質(zhì)材料的吸附性能 356
4.5.1 超疏水磁性木粉的制備、表征及油水分離性能的研究 357
4.5.2 氨基功能化磁性木粉的制備及吸附Cu2+性能的研究 365
4.5.3 巰基功能化磁性木粉的制備、表征及吸附重金屬離子性能的研究 373
4.6 本章小結(jié) 383
參考文獻(xiàn) 386
第5章 纖維素納米晶體液晶相的虹彩性質(zhì)與仿生應(yīng)用 395
5.1 引言 395
5.2 纖維素納米晶體的酸水解制備 397
5.2.1 木材原料制備纖維素納米晶體 397
5.2.2 MCC原料制備纖維素納米晶體 398
5.2.3 棉纖維原料制備纖維素納米晶體 398
5.3 纖維素納米晶體自組裝 399
5.3.1 水合介質(zhì)中的自組裝 400
5.3.2 有機(jī)介質(zhì)中的自組裝 402
5.3.3 外場(chǎng)下的自組裝 402
5.4 纖維素納米晶體液晶相 402
5.4.1 纖維素基液晶概述 402
5.4.2 纖維素納米晶體液晶相形成機(jī)制 403
5.4.3 纖維素納米晶體液晶相結(jié)構(gòu)特征 404
5.5 纖維素納米晶體手性向列液晶相自組裝行為的調(diào)控 405
5.5.1 纖維素納米晶體的性質(zhì)對(duì)手性向列液晶相的影響 406
5.5.2 離子強(qiáng)度對(duì)手性向列液晶相的影響 406
5.5.3 超聲輔助對(duì)手性向列液晶相的影響 407
5.5.4 溫度對(duì)手性向列液晶相的影響 408
5.5.5 分散劑對(duì)手性向列液晶相的影響 408
5.6 纖維素納米晶體手性向列液晶相的應(yīng)用 410
5.6.1 手性向列材料概述 410
5.6.2 手性向列液晶相模板法合成無(wú)機(jī)材料 412
5.6.3 手性向列液晶相模板法合成有機(jī)材料 415
5.7 纖維素納米晶體自組裝功能材料的調(diào)控 418
5.7.1 折射率調(diào)控功能化材料 418
5.7.2 螺旋調(diào)控功能化材料 419
5.7.3 手性轉(zhuǎn)移調(diào)控功能化材料 422
5.8 纖維素納米晶體手性向列濕敏薄膜材料 425
5.8.1 概述 425
5.8.2 實(shí)驗(yàn)部分 427
5.8.3 結(jié)果與討論 428
5.8.4 小結(jié) 432
5.9 纖維素納米晶體手性向列導(dǎo)電薄膜材料 433
5.9.1 概述 433
5.9.2 實(shí)驗(yàn)部分 433
5.9.3 結(jié)果與討論 434
5.9.4 小結(jié) 436
5.10 纖維素納米晶體模板法制備手性介孔材料 437
5.10.1 概述 437
5.10.2 實(shí)驗(yàn)部分 437
5.10.3 結(jié)果與討論 438
5.10.4 小結(jié) 444
5.11 本章小結(jié) 444
參考文獻(xiàn) 444