美国林业新材料技术——细胞壁纳米技术

        树木是生产原材料的天然光化学工厂，其产品包括有很大潜在利用价值的纳米级纤维素纤维。由此产生的林产品工业在美国国民经济中是不可忽视的一部分。要加强美国林产品工业的发展，以及提高保护森林的能力，就必须应用新技术，而纳米技术的应用和发展为林产品工业提供了良好的发展前景。

        细胞壁是决定木材和木质纤维材性性能的主要因素，因此细胞壁纳米技术的研究所关注的领域是了解和利用细胞壁增强的结构和工艺。木材细胞壁是形成林产品工业和可再生资源的基础。细胞壁包含了独特的纳米制造蛋白复合物，可利用活性化的葡萄糖组合成纤维素纳米纤维。纤维素纳米纤维模数是碳纳米管模数的1/4~1/5，并且是天然生成的，不消耗能源，不需要经过高温加工。

        近年来，对细胞壁成分间交互作用的研究，以及认识到细胞壁的组装是经过基因编码的，皆说明细胞壁的形成离不开极其精密的纳米加工程式。研究表明，不同物种、不同组织及不同细胞的细胞壁有着不同的分子和纳米结构。目前，人们对木本植物细胞壁的自身结构、分子多样性及生物进化和结构组装的机制的认识还很粗浅。

        加强对植物细胞壁本质和相关纳米加工程式的认识为林产品工业的发展带来了挑战，提供了绝好的机会。相应的，需要加深对木质纤维素的纳米次序和组装的认识。利用细胞壁纳米技术可以在转基因植物内控制木质纤维素的结构；可以用全新的方式使用木质及其组成成分；可以为生物仿生纳米级制造工艺提供系统原型，以全新的方式生产材料。可以预见，未来的材料生产过程是直接与蛋白质，在细胞外纳米维度上生产纤维和复合材料。这种方法会极大地改变木质产品的生产，降低能源消耗，缓减去木质素过程。