为研究高温改性对低质速生木材力学性能的影响规律和作用机制, 优化基于强度等级的木材改性温度, 以期为高温改性木材在建筑结构中的合理应用提供依据, 开展了160～210 ℃宽温域范围内高温改性对国产低质速生杨木抗弯强度(fm)、 顺纹抗拉强度(ft, 0)、 横纹弦向(ft, T, 90)和径向抗拉强度(ft, R, 90)、 顺纹抗压强度(fc, 0)、 顺纹弦面剪切速度(fv, T)和径面剪切强度(fv, R), 以及弹性模量(E0)等共计560个试件的材性试验, 利用傅里叶变换红外光谱分析高温改性木材的化学组分变化。 结果表明, 木材中半纤维素耐热性最低, 最先受热降解, 温度≥190 ℃时, 热解加快。 纤维素耐热性较强, 高温作用下轻微热解, 且主要发生在无定形区域内, 导致无定形区微纤丝排列有序性增加。 高温对木材fm, ft, 0, ft, 90和fv劣化作用明显, 常温时木材fm, ft, 0, ft, T, 90, ft, R, 90, fv, T和fv, R分别为67.0, 86.2, 5.8, 8.9, 7.7和6.7 MPa, 改性温度较低时, 木材化学组分轻微热解, 力学性能下降相对较慢, 180 ℃时分别降至53.5, 78.9, 4.0, 4.8, 6.0和5.4 MPa, 改性温度高于190 ℃时木材化学组分热解加剧, 导致力学性能快速降低, 210 ℃时分别降至常温时的44.5%, 56.1%, 43.1%, 29.2%, 34.5%和26.7%。 160~210 ℃范围内, 高温改性木材的fc, 0和E0先升高后降低, 20 ℃时fc, 0和E0分别为41.4和8 568 MPa, 160~180 ℃范围内随着温度的升高, 纤维素结晶度提高导致力学性能增加, 180 ℃时达到峰值, 较初始值分别高30.7%和12.8%, 温度继续升高时, 纤维素热解程度增加, fc, 0和E0持续降低, 210 ℃时, 分别降至45.0和8104 MPa。 未处理试件由于E0未达到欧洲规范BS EN 338最低强度等级D18的要求, 不能用作结构用材; 160~170 ℃温度改性试件的E0较未处理试件有所提高, 但仍低于规范中最低强度等级D18的要求; 改性温度升至180 ℃时, E0继续增加, 杨木达到强度等级D18; 190~200 ℃改性材的E0略有降低, 但仍满足规范中结构用材要求, 而fv, R降低幅度过大, 木材强度等级不满足最低强度等级D18的使用要求。 研究结果将为高温改性技术以及国产速生木材在建筑结构中的合理应用提供依据。

预处理是木质纤维材料高效转化为燃料乙醇的关键步骤之一。 通过预处理可以实现木质素及半纤维素等屏障性组分的大量移除, 增加纤维素酶对纤维素的生产性吸附, 从而有效提高后续的酶水解得率。 泡桐（Paulownia）年产量大、 生长周期短、 加工废料多, 是制备生物能源和其他化学品极具潜力的原料。 为实现泡桐木质生物质原料到生物乙醇的高效转化, 促进泡桐原料的高效酶水解, 故而对原料进行预处理以打破其原有的生物抗性, 降解并脱除酶水解屏障性组分, 暴露并保留更多纤维素组分。 本研究以泡桐作为实验材料, 使用乙酸协同亚硫酸钠对原料进行化学预处理, 分析不同处理方法对原料化学组分及结构特性的影响。 组分分析显示： 预处理后, 样品葡聚糖相对含量均有不同程度增加, 其中碱性亚硫酸钠协同处理泡桐增加最为明显。 数据显示, 碱性亚硫酸钠协同处理具有很好的脱木素作用, 同时可以降解溶出部分木聚糖组分, 因此其葡聚糖相对含量显著增加至67.48%（未处理泡桐的葡聚糖相对含量为46.81%）。 此外, 分别采用FTIR, XRD及XPS等表征方法对所有泡桐样品的理化结构进行分析, 以探究不同预处理对样品结构产生的影响。 FTIR分析表明： 碱性亚硫酸钠协同处理后木质素特征吸收明显减弱, 纤维素特征吸收增强, 表明木质素有一定脱除, 纤维素相对含量有所增加。 XRD分析显示： 预处理后泡桐纤维表面受到破坏, 木质素及半纤维素等无定型物质被部分脱除, 纤维素结晶度均有不同程度增加。 其中, 碱性亚硫酸钠协同处理后纤维素结晶度显著增加至58.98%（未处理材的纤维素结晶度约为40.23%）, 002峰位向右侧偏移, 衍射峰衍射强度明显增强, 峰形变高且尖锐程度增大； XPS分析表明： 碱性亚硫酸钠协同处理后, 样品表面碳水化合物含量增加, 表面木质素含量减少。 所有表征分析均显示碱性亚硫酸钠协同处理对泡桐结构破坏性最大, 木质素降解脱除程度最高, 纤维素保留程度最好, 这有助于增加纤维素酶对纤维素的可及性, 有效提高后续的纤维素酶水解效率, 进而促进泡桐原料到燃料乙醇的高效转化。 结构表征分析结果与化学组分规律保持一致。

采用一种无模板的化学气相沉积法裂解金属有机物，以二茂铁为催化剂，二甲苯为碳源，利用单温炉加热装置在100 min内成功制备了2.7 mm超长定向碳纳米管阵列，生长速率高达27 μm·min-1。运用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱对定向碳纳米管阵列进行形貌观察和表征，结果表明: 制得的碳纳米管阵列具有优越的定向性和管结构,并且石墨化程度高。给出了快速生长超长定向碳纳米管阵列的优化制备条件,结合表征结果讨论了碳纳米管阵列的生长机制，认为超长碳纳米管阵列采用的是一种催化剂固定不动的开口生长方式，碳源和催化剂的连续供应保证了超长碳纳米管阵列的快速生长。