近期，材料科学初创公司 InventWood 开发了一种名为“Superwood（超级木材）”的新型特殊材料，它将重新定义木材在建筑、制造等领域的可能性。
InventWood 是马里兰大学的衍生公司，其基础研究由胡良兵博士进行，该公司开发出一种产品，据称其强度高于钢，但重量却轻得多。
这种创新的工程木材预示着未来木材的自然魅力将与前所未有的强度和耐用性相结合。
InventWood 近期完成 1500 万美元 A 轮融资，使其总资本超过 5000 万美元。此项投资将有助于其位于马里兰州弗雷德里克的首家制造工厂于 2025 年第三季度开始商业发货。
该公司的专利工艺源自马里兰大学胡博士的开创性工作，可以在分子水平上改变普通木材。
据报道，这种材料的强度比原始木材高出 12 倍，韧性高出 10 倍，强度重量比几乎是钢的 10 倍。
至关重要的是，超级木材保留了木材备受喜爱的天然品质——温暖、纹理、易加工性和美观性，同时经过精心设计，能够抵御极端天气、高湿度、火灾（A级防火等级）、腐烂和虫害。这使得它成为一种极具吸引力且可持续的传统材料替代品。
超级木材的科学与先进木材材料的兴起
超级木材代表了工程木材技术的重大飞跃。它的制造通常涉及许多先进木材材料研究项目中常见的复杂两步方法：
化学处理/脱木质素：普通木材需要经过化学处理，通常使用氢氧化钠和亚硫酸钠等药剂，以部分去除或改变木质素（赋予木材硬度的天然聚合物），有时还会去除半纤维素。这一步骤至关重要，因为它使木材更加柔韧，并使剩余的纤维素纤维在随后的致密化阶段更有效地粘合。致密化/压缩：经过化学处理后，木材通常会在高温和高压下进行机械压缩。这会破坏木材的天然孔隙和细胞结构，从而显著提高其密度，从而提高其机械强度和韧性。这种分子水平的转变和极端致密化的方法将超级木材和类似的先进材料与胶合板、定向刨花板 (OSB)、胶合层压木材 (Glulam) 和交叉层压木材 (CLT) 等传统工程木制品区分开来。
虽然这些传统产品增强了木材的建筑性能，但它们通常无法达到这些新产品所追求的“比钢更坚固”的特性。
开发这种高强度致密木材是全球范围内一个活跃且不断发展的研究领域。InventWood 在其独特的“超级木材”技术商业化方面处于领先地位，而其他机构和公司也在取得重大进展：
大学研究：除了马里兰大学，其他学术机构也在探索新方法。例如，南京大学的研究人员开发了涉及化学处理的技术，使木材“自致密化”，无需极端热压即可获得令人印象深刻的强度。同样，佛罗里达大西洋大学也在探索将纳米级矿物质注入木材，以增强细胞壁的强度。其他公司：更广泛的行业也正在见证创新。像瑞士木材解决方案公司（Swiss Wood Solutions，瑞士）这样的公司以开发改性木产品而闻名，有时其产品还用于乐器等小众应用。芬兰的Avant Wood公司专注于热机械木材改性技术，以增强木材性能，旨在为濒危物种提供可持续的替代品。这些共同的努力凸显了全球趋势，即最大限度地释放木材作为 21 世纪高性能、可持续材料的潜力。
广泛应用于各个领域
超级木材和类似的先进木质材料的影响是深远的，有可能颠覆许多行业。
建筑
建筑行业将成为主要受益者。虽然传统的木结构建筑很常见，尤其是在美国住宅中，但超级木材的卓越强度为其在目前以钢材为主的应用领域打开了大门。
由于钢材强度高，通常用于工字钢和H型钢等结构型材、建筑框架以及大型工业建筑和桥梁。
超级木材可以为这些结构部件、外墙以及要求高强度和耐气候性的商用和住宅项目提供更轻、更可持续的替代品。
它的使用可以带来全新的建筑方法，特别是当建筑商寻求经济和气候适应性解决方案并减少环境影响时。
制造业
在制造业中，超级木材的增强性能有望彻底改变家具制造业，不仅拥有无与伦比的耐用性，更保留了木材的天然魅力。除了家具之外，它在汽车制造领域的应用也尤为令人期待。
“超级木材”的概念已被用于制造地板、座椅和车顶等轻量化车辆部件，旨在取代钢材等较重的材料。这与汽车行业对“轻量化”的追求完美契合。
汽车工业和轻量化
“轻量化”是指减轻车辆总重量，以提高燃油效率和性能。虽然轻量化钢材和碳纤维等材料一直是人们关注的焦点，但超级木材提供了一个引人注目的新选择。
由于其重量远轻于钢材，采用这种材料可以降低车辆的油耗和制造成本。马里兰大学的一项研究探索了“超级木材”如何将车身重量减轻高达50%，并显著降低制造能耗。
航空航天领域
航空航天业不断寻求高强度重量比的材料，超级木材也能在其中找到重要的用途。从历史上看，云杉和白蜡木等木材是早期飞机制造不可或缺的材料。
尽管木材已被金属和复合材料大量取代，但对于某些部件，尤其是特技飞机来说，木材仍然是首选材料，因为与金属相比，木材具有承受弯曲载荷和抗疲劳的能力。
超级木材卓越的强度和轻便性可能预示着木材在航空航天应用领域的新时代的到来。
环境影响和林业
Superwood的崛起也带来了重要的环境考量。InventWood 强调以美国本土为中心的供应链，从负责任管理的美国森林采购木材，并完全在美国境内加工。
这种方法支持当地就业，并降低与进口钢铁和铝等材料相关的运输和供应链风险。
公众认知和可持续性
木材因其美观、亲近自然和环保的特性，普遍受到公众的积极评价。Superwood 正是基于此，解决了人们对传统木材耐久性和防火性的普遍担忧。
Superwood 通过改造木材而不是简单地替换木材，提供了一种性能比钢材低 90% 的碳排放量且还能充当碳汇的材料。
此外，利用未充分利用的木材甚至废木材来制造超级木材的能力增强了其可持续性。
对林业的影响
Superwood 等先进木制品的出现可能会对林业产生积极影响。
通过利用低价值木片并推广使用来自负责任管理的森林（例如 FSC 或 PEFC 认证）的木材，可以潜在地减轻原始森林和热带硬木森林的压力，这些森林经常面临森林砍伐的风险。
这与全球对可持续建筑材料日益增长的需求相一致，并支持再生林业等实践。
可持续超级木材
InventWood 声称 Superwood“完全由可持续木材制成”。虽然具体的制造细节受到严格保密，但其核心原理涉及先前描述的化学改性和物理致密化。
它是工程木材吗？
是的，Superwood 被归类为工程木产品。与胶合板或中密度纤维板 (MDF) 一样，它需要对天然木材进行加工，以获得增强或特定的性能。
然而，超级木材的分子水平转变代表着超越传统工程木材的重大进步，其强度和耐用性可与钢甚至某些钛合金等材料相媲美或优于钢。
未来是木制的
InventWood 的 Superwood 及其代表的更广泛的先进木材材料领域不仅仅是一种新产品；它标志着我们采购、制造和建造方式的潜在范式转变。
通过将大自然自身设计的固有优势和美感与尖端科学相结合，这些材料为众多行业提供了更强大、更轻、更可持续的解决方案。
随着超级木材商业化生产的不断增加，它对创建气候适应型基础设施和减少我们对碳密集型材料的依赖的影响可能会产生真正的变革。
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