基于环境友好型的木材仿生科学研究进展∗

陈碧琪 朱剑刚

（南京林业大学家具与工业设计学院，江苏 南京 210037)

仿生学是人们通过观察研究自然界生物的形态、结构、生理特性、动作等优异特征，应用当代科学技术模仿或建造具有生物系统特征或类似特征的科学。在木材仿生领域，具体表现为从自然界生物体获得灵感，利用诸如化学、物理或生物加工技术，为木材加工注入新理念、新设计、新构成，从而进一步扩展其应用领域,延长使用寿命[1]。

本文简述了木材与仿生科学研究相关的结构与性质，对国内外依据生物学原理和现代技术，赋予木材新发展空间的研究进行综述，并对木材仿生材料研究进行展望。

1 仿生学基本概念

《墨子·鲁问》记载:“公输子削竹木以为鹊，成而飞之，三日不下”。鲁班用竹木作鸟，其实是我国古代仿生学的体现，是我国木材仿生思想的萌芽[2]。西方学者认为仿生学是研究模仿生物系统方式，或以具有生物系统特征的方式或类似于生物系统的方式建造技术系统的科学。路甬祥将仿生学定义为：为了获得工程技术所需要的新设计思想、工作原理和系统，而针对生物系统的结构、性状、原理、行为等所做的科学研究[3]。

2 木材仿生结构

2.1 木材多尺度分级结构

2.1.1 宏观结构

木材为结构层次分明、构造有序的聚合物基天然复合材料，从树干到木材细胞、纤维素分子，具有层次分明、复杂有序的多尺度分级结构[4],如图1a所示。

2.1.2 微观结构

木材细胞包含初生壁、次生壁和胞腔三个部分。……