О нанотехнологических подходах к созданию древесины, устойчивой к биоразрушению
Схематическая иллюстрация стратегий, применяемых для разработки древесных продуктов со свойствами устойчивости к биоповреждению, полученных путем пропитки или покрытия поверхности древесины биоцидными наноматериалами. Для этого либо используются наноматериалы с присущими им биоцидными свойствами, либо формулируются биоциды с использованием наноматериалов в качестве носителя посредством механизмов инкапсуляции, адсорбции или химической конъюгации.
Объединение таких технологий, как нанотехнологии, может обеспечить эффективные подходы, с помощью которых можно разрабатывать, и впоследствии использовать новые материалы с широкими функциями, такими как прочные и огнезащитные свойства, для обработки древесины.
В исследовании, опубликованном в «Журнале биоресурсов и биопродуктов», международная группа из Новой Зеландии (Scion) и Китая (Северо-восточный университет лесного хозяйства) сообщает об обзоре, согласно которому методы на основе нанотехнологий могут быть использованы для смягчения этих недостатков и уменьшения вредных последствий. создавать прочные и устойчивые древесные материалы.
Эти древесные нанотехнологии также можно использовать для разработки изделий из древесины с противомикробными поверхностями для различных применений. Кроме того, аналитические инструменты, используемые в нанонауке и нанотехнологиях, позволяют точно изучать структуру древесины и ее компонентов, в частности, в нанометровом масштабе. те аспекты, которые могут повлиять на свойства устойчивости древесных изделий к биологическому разрушению.
За последние годы в эффективности этих аналитических инструментов был достигнут значительный прогресс. используя соответствующие методы изучения физических и химических характеристик компонентов древесины и взаимодействия между биоорганизмами и компонентами древесины на нанометровом и молекулярном уровнях.
В этом обзоре они представляют краткую информацию об организмах, вызывающих гниение древесины, и краткое объяснение причин. Далее кратко описываются традиционные методы обработки древесины для предотвращения гниения древесины и проблемы, с которыми обычно сталкиваются эти методы.
Затем более подробно описываются последние тенденции в области применения нанотехнологий. подходы к разработке изделий из древесины. Кроме того, всесторонне рассмотрены свойства устойчивости к биологическому разрушению.
Кроме того, методы, основанные на нанотехнологиях, которые использовались для улучшения некоторых других свойств древесных материалов, таких как гидрофобность, стабильность размеров, механическая прочность и т. д., и одновременно показали косвенное положительное влияние на устойчивость к биологическому разрушению. обсуждаются также свойства получаемых изделий из древесины.
Существуют значительные различия между механизмами действия агентов, вызывающих биодеградацию древесины. Это говорит о том, что любой подход на основе нанотехнологий, направленный на эффективную разработку устойчивых, долговечных и стойких древесных материалов, должен быть не только экологически чистым и технико-экономически осуществимым, но и обладать широким спектром биоцидной активности. Одной из стратегий, которая может привести к широкому спектру активности разработанной биоцидной наносистемы против различных организмов, вызывающих биодеградацию древесины, является совместное формулирование двух или более биоцидных агентов с использованием наноматериалов. Другая стратегия, которая может быть использована в этом отношении, заключается в том, что разработанный подход, помимо представления присущей биоцидной активности, одновременно обеспечивает комбинацию физико-химических изменений в структуре древесины для ограничения доступа биоорганизмов к их потребностям роста, т. е. воде/влаге, питательным веществам (компонентам древесины) и пустотному пространству.
Подводя итог обзора современного состояния в области подготовки древесины, устойчивой к биодеградации, с использованием новых подходов нанотехнологий отмечается, что методы на основе нанотехнологий предлагают высокоэффективные инструменты для создания изделий из древесины, устойчивых к биодеградации, в различных областях применения. Разработка инновационных подходов с использованием нанотехнологий и материаловедения открывает горизонт новых возможностей, позволяя манипулировать структурами древесины в наномасштабе, что приводит к получению древесных материалов с повышенной прочностью и другими новыми функциями. Несмотря на все интересные достижения исследований, проведенных в этой области до сих пор, механизмы, устойчивость и технико-экономические аспекты подходов на основе нанотехнологий, применяемых для модификации древесины, остаются не полностью изученными. Одним из направлений исследований в будущем может стать изучение влияния производства долговечных изделий из древесины на устойчивую эксплуатацию древесных ресурсов. Разработка новых изделий из древесины с использованием экологически чистых технологий может гарантировать переработку и вторичное использование модифицированных древесных отходов для производства высокоценных продуктов, что способствует устойчивости ресурсов и окружающей среды. Более того, оценка жизненного цикла новых наноструктурированных древесных продуктов обеспечит целостное понимание экологических последствий и соображений безопасности, связанных с этими продуктами и процессами их производства и окончания срока службы. Это начинание прокладывает путь к эффективному применению методов на основе нанотехнологий в промышленном производстве и широкому применению древесных материалов, устойчивых к биоразложению.