中文摘要：

构建实现木材的多种功能同时改良，且高效、环保、经济的人工林木材复合改性方法是本领域研究的重点。根据二元协同的纳米界面材料技术、木材自然矿化原理，用纳米碳酸钙对杉木等人工林木材进行复合增强处理，增强效应显著。但在纳米尺度上表征其增强效应，并进一步揭示其增强机理既是研究的核心和基础，也是研究的瓶颈和难点。本项目基于纳米粒子的独特性能及其与木材组分间的协同效应、有机/无机纳米材料复合理论，并在现有研究基础上，运用电镜、频谱和纳米涂层技术，借助纳米压痕、零距离拉伸等多种方式获得纳米尺度评价杉木/纳米碳酸钙复合材料力学等性能的新方法；还通过对其组分的化学状态分析、界面分析、物相分析和结构表征，结合纳米粒子在体系中的分布及与木材组分结合的状态等的分析，揭示复合材料体系的形成过程和增强机理；为纳米碳酸钙高效、持久地复合增强杉木木材提供科学依据和理论指导，并为无机纳米粒子复合增强人工林木材开辟一条新途径。

结论摘要：

采用纳米CaCO3等无机纳米粒子实现杉木等人工林木材的多种功能同时改良的前景十分广阔；而在纳米尺度上表征纳米粒子对木材的增强效应，并进一步揭示其增强机理则是其前提和基础。在国家自然科学基金项目（30972305）的资助下，项目组围绕杉木/纳米CaCO3复合材料（WINC）体系的组分分析、纳米尺度表征与评价、界面间结构表征、组分间结合机制与复合增强机理等进行了比较深入的研究。研究表明，纳米CaCO3粒子对杉木木材的增强、增韧机理与相对应的微米粒子显著不同。纳米CaCO3粒子经分散与表面改性后，形成的水基或乙醇基悬浮液中的纳米粒子能大量地进入杉木内部，与杉木木材组份中的活性基团形成结合良好的超微结构；主要是纳米粒子与杉木内的纤维素与木质素的羟基发生氢键结合，以及木材组分中的羟基与纳米CaCO3粒子表面的羧基间脱水缩合，从而形成了较为稳定的木材/无机纳米粒子复合材料体系结构，即纳米CaCO3粒子已与杉木木材组分形成了固溶体；杉木/纳米CaCO3复合材料体系增强效果显著。项目研究期间，项目组成员获国家科技进步二等奖1项，湖南省技术发明二等奖1项，申请国家发明专利4项，发表研究论文15篇，出版专著1部，培养硕士研究生2人。