奈米鐵強化木材！環保建材新突破

研究團隊透過簡易低成本的化學處理，將鐵礦物質注入紅橡木的細胞壁，成功提升木材強度卻不增加重量或影響彈性。這項創新技術為建築、傢俱和地板產業提供了更環保的替代方案，有望取代傳統鋼筋混凝土。

科學家正積極開發來自植物廢料的高效能環保材料。木材中的木質纖維素經過化學修飾後，能大幅改善其物理特性。全球每年產出約1,815億噸木材，是最具潛力的可再生材料之一。

佛羅裡達大西洋大學聯合邁阿密大學及橡樹嶺國家實驗室的研究團隊，首度嘗試在奈米尺度下將極硬礦物融入木材細胞壁。他們選用環孔材硬木（如橡木、楓木、櫻桃木和胡桃木）進行實驗，這類木材具有輸送水分的環狀導管結構。

研究人員透過硝酸鐵與氫氧化鉀的簡單反應生成水鐵礦，並將其匯入北美常見的紅橡木中。發表於《ACS應用材料與介面》期刊的結果顯示，這種安全且經濟的處理方法僅增加微量重量，卻能顯著強化木材的微觀結構。

值得注意的是，雖然細胞壁強度提升，但木材的整體彎曲和斷裂特性幾乎保持不變。這可能與處理過程弱化了細胞間連結有關。研究團隊運用原子力顯微鏡（AFM）的振幅調變-頻率調變技術，精確測量處理前後木材的剛性和彈性變化。

「木材具有多層次的複雜結構，」研究主要作者Vivian Merk博士強調，「我們透過奈米壓痕測試和標準力學實驗，證實了在細胞壁新增礦物晶體確實能增強強度。」

工程與電腦科學學院院長Stella Batalama博士指出：「這項研究不僅推動永續材料科學發展，更為減碳、廢棄物減量和自然解方開創新局。經過強化的生物基材料，未來可望應用於高樓、橋樑等大型基礎建設。」

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