摘要：在全球建筑业急需寻找低碳替代材料的关键时刻，一项源自马里兰大学的材料科学突破正在重新定义木材在现代建筑中的角色。InventWood公司开发的"超级木材"技术通过分子级改造，将普通木材的强度重量比提升至钢材的10倍，同时保持仅为钢材六分之一的重量特性。这一技术

信息来源：https://edition.cnn.com/science/superwood-10-times-stronger-than-steel-spc

在全球建筑业急需寻找低碳替代材料的关键时刻，一项源自马里兰大学的材料科学突破正在重新定义木材在现代建筑中的角色。InventWood公司开发的"超级木材"技术通过分子级改造，将普通木材的强度重量比提升至钢材的10倍，同时保持仅为钢材六分之一的重量特性。这一技术创新不仅有望颠覆传统建筑材料格局，更为应对气候变化挑战提供了切实可行的解决方案。

现任耶鲁大学教授的材料科学家胡良兵十多年前便开始了这项雄心勃勃的研究计划。他的目标并非简单地改良木材，而是要从根本上重新设计这一人类最古老的建筑材料。通过深入理解木材的分子结构，特别是纤维素这一"地球上最丰富的生物聚合物"的特性，胡良兵团队找到了释放木材潜在强度的关键路径。

分子工程学的精密操作

总部位于马里兰州的 InventWood 创造了一种高强度的“超级木材”。 由 InventWood 提供

超级木材的制造过程体现了现代材料科学的精密性。整个工艺始于将天然木材置于特定的化学溶液中进行水浴煮制，这一步骤旨在选择性地去除或改性木材中的特定成分，为后续的结构重组做准备。随后的热压工艺是技术核心，通过精确控制的温度和压力条件，使木材的细胞结构发生坍塌，从而显著提高材料密度。

这种处理方式的独特之处在于它保持了木材的本质特征。InventWood首席执行官Alex Lau强调："从化学和实用的角度来看，它依然是木材。它看起来就像木材，当你测试它时，它的行为就像木材，只不过在我们测试的几乎所有方面，它都比普通木材更坚固、更优秀。"

经过这种分子级改造后的超级木材具有了令人瞩目的性能指标：强度是普通木材的20倍，抗凹痕能力提高10倍，同时由于其致密的结构，对真菌和昆虫具有天然的抗性。更值得注意的是，这种材料在标准耐火测试中获得了最高评级，显著提升了安全性能。

建筑业应用的革命性潜力

Superwood 是用实木制成的，经过化学处理，然后压缩。 由 InventWood 提供

超级木材技术的商业化应用策略体现了从外围向核心的渐进式市场渗透理念。InventWood计划首先专注于装饰和覆层等外部应用领域，这些应用对材料性能要求相对较低，有助于技术的市场验证和改进。随后将逐步扩展到墙板、地板和家居家具等内部应用，最终目标是实现整栋建筑的超级木材构建。

这种材料特性的改变将对建筑设计产生深远影响。Lau指出，在建筑结构中使用超级木材可以使整体重量比传统材料轻四倍，这意味着建筑物将具有更强的抗震性能，同时对地基的要求大幅降低，从而简化施工流程，提高建设效率。

更具革命性的是，超级木材有望替代传统建筑中的金属连接件。"人们总是抱怨家具会随着时间的推移而损坏，这通常是因为它在接缝处下垂或破裂，而目前接缝是由金属制成的，因为木材不够坚固，"Lau解释道。超级木材的强度特性使其能够替代螺钉、钉子和其他金属紧固件，实现真正的全木材结构建造。

环境效益与可持续发展

InventWood 表示，其测试表明 Superwood 的强度是普通木材的 20 倍。 由 InventWood 提供

在全球碳减排压力日益增大的背景下，超级木材技术的环境优势显得尤为重要。尽管其制造过程的碳足迹确实高于普通木材，但与钢铁制造相比，碳排放量仍然低90%。这一显著的减排效果源于木材本身的特殊性质。

澳大利亚新南威尔士大学建筑学教授Philip Oldfield指出了木材作为建筑材料的独特环境价值："木材比许多其他建筑材料具有环境效益，因为它的生产过程比钢材和混凝土强度低，而且木材通过光合作用将二氧化碳储存在其木质生物质中。"他进一步解释："木制品可以被认为是一个长期的碳储存系统，用木材建造可能会让我们的城市在很长一段时间内'锁定'建筑物的碳排放。"

这种碳储存特性使得超级木材不仅在制造阶段产生较低的碳排放，在使用阶段还能持续发挥碳封存作用，为实现建筑业的碳中和目标提供了重要途径。

技术普适性与规模化挑战

超级木材技术的另一个重要特征是其广泛的原料适应性。InventWood的研究表明，这种改性工艺理论上可以应用于任何木质材料。公司已经对19种不同种类的木材和竹子进行了测试，结果显示该技术对所有测试材料都有效。这种普适性为技术的全球推广奠定了基础，特别是对于那些拥有不同木材资源的地区而言。

然而，从实验室技术向大规模商业化生产的转变仍面临诸多挑战。目前，InventWood在马里兰州弗雷德里克的工厂已经实现了小规模生产，生产时间从最初的一周缩短到了几小时。但要实现真正的规模化生产，还需要进一步的工艺优化和设备投资。

成本控制是另一个关键挑战。目前超级木材的制造成本确实高于普通木材，但Lau表示，随着生产规模的扩大，目标"不是比木材便宜，而是与钢铁竞争"。这种定位策略反映了超级木材作为高性能材料的价值主张。

行业变革的系统性阻力

尽管超级木材技术展现出了巨大的潜力，但其市场推广仍面临建筑行业固有的保守特性。Philip Oldfield教授敏锐地指出："建造更多木结构建筑的障碍并不是真正需要更多的强度，而是建筑行业规避风险且变化缓慢。"

这一观察揭示了技术创新与市场接受之间的复杂关系。建筑行业由于其涉及安全、耐久性等关键因素，对新材料和新技术的采纳往往较为谨慎。因此，推动超级木材的广泛应用不仅需要技术本身的完善，还需要配套的教育推广、试点项目和监管框架的完善。

随着全球对可持续建筑材料需求的不断增长，以及木结构建筑技术的日趋成熟，超级木材有望成为推动建筑业绿色转型的重要力量。从密尔沃基的Ascent MKE塔楼到计划中的更高木结构建筑，木材在现代建筑中的应用正在不断拓展边界，而超级木材技术的成熟将为这一趋势提供更强有力的技术支撑。

来源：人工智能学家