CN111417499A

CN111417499A - 脱木质素的木材、其制造方法及用途

Info

Publication number: CN111417499A
Application number: CN201880073116.4A
Authority: CN
Inventors: 胡良兵; T·李; S·何; C·陈; 宋建伟
Original assignee: University of Maryland at College Park
Current assignee: University of Maryland at Baltimore; University of Maryland at College Park
Priority date: 2017-09-15
Filing date: 2018-09-14
Publication date: 2020-07-14
Also published as: EP3681682A4; JP2020534183A; US11958209B2; WO2019055789A1; EP3681682A1; JP7218842B2; US20200238565A1; AU2018331479B2; AU2018331479A1; CA3074600A1

Abstract

通过从天然木材中去除基本上所有的木质素形成了一种脱木质素的木材。所得的脱木质素的木材保留了所述天然木材的基于纤维素的腔，其中所述纤维素微纤维的纳米纤维基本上沿着同一方向取向。所述脱木质素的木材的独特的微结构和组成可以提供有利的热隔离和机械性质，以及本文所述的其他优点。可以通过对所述脱木质素的木材进行压制或致密化来调整所述脱木质素的木材的热性质和机械性质，其中增强的致密化产生了改善的强度和热导率。所述脱木质素的木材的化学组成还提供了独特的光学性质，所述独特的光学性质可在太阳照射下实现被动冷却。

Description

脱木质素的木材、其制造方法及用途

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年9月15日提交的美国临时申请号62/559,147和2018年8月31日提交的美国临时申请号62/725,810的优先权，这两篇美国临时申请据此全文以引用的方式并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及由天然木材形成的材料，并且更具体地涉及已从其去除了基本上所有木质素的(即，脱木质素的)木材，以及包含此类脱木质素的木材的结构和装置。

发明内容

所公开的主题的实施方案提供了一种通过从天然木材中去除基本上所有木质素而形成的木材。所得的脱木质素的木材保留了天然木材的基于纤维素的腔，其中纤维素微纤维的纳米纤维基本上沿着同一方向取向。脱木质素的木材的独特的微结构和组成可以提供有利的热性质和机械性质，以及本文所述的其他优点。

脱木质素的木材可被进一步加工，以使木材的性质适合特定的应用。例如，在热隔离应用中，脱木质素的木材可以经受冷冻干燥或临界点干燥以保持纤维素微结构的基本上多孔的性质，这可以进一步增强脱木质素的木材的隔离性质。

在其他应用中，例如在热传递是理想的情况下，脱木质素的木材可被压制，使得腔塌陷(即，致密化)。因此，形成腔的细胞壁变成缠结的并且在相邻的纳米纤维之间形成了氢键。除了较高的热导率外，所得致密化的脱木质素的木材还可以具有增加的强度和韧性，并表现出其他机械性质方面的改善。

在一些实施方案中，可能期望部分地压制脱木质素的木材，使得腔仅部分地塌陷，以便使所得的热性质和机械性质适应特定应用，例如以提供具有改善的热隔离和改善的强度的平衡。

通过进一步改性、操纵或机械加工所得的木材(脱木质素的、致密化并脱木质素的，或者部分致密化并脱木质素的)，所得的木材可适应各种应用。此类应用包括但不限于电子装置；隔离；辐射冷却；以及建筑、包装或结构材料。

在一个或多个实施方案中，结构包括第一天然木材件，该第一天然木材件已经被化学处理以去除其中的木质素，同时基本上保留了该天然木材的基于纤维素的腔的结构。已通过化学处理去除了天然木材中的至少90％的木质素。

在一个或多个实施方案中，结构通过从天然木材件中去除至少90％的木质素，同时基本上保留基于纤维素的腔而形成。

在一个或多个实施方案中，结构通过从天然木材件中去除至少90％的木质素，同时基本上保留基于纤维素的腔，然后压制以使得该腔至少部分地塌陷而形成。

在一个或多个实施方案中，方法包括从天然木材件中去除至少90％的木质素，同时基本上保留所述天然木材的基于纤维素的腔，从而产生脱木质素的木材件。

当结合附图考虑时，根据以下描述所公开的主题的实施方案的目的和优点将变得明显。

附图说明

在下文中将参考附图描述实施方案，所述附图不一定按比例绘制。在适用时，一些元件可被简化或以其他方式未示出，以帮助说明和描述基础特征。在所有附图中，相同的附图标记表示相同的元件。

图1是根据所公开的主题的一个或多个实施方案的用于制造和使用脱木质素的木材的示例性工艺流程图。

图2A是在任何木质素去除之前的天然木材件的简化图示。

图2B是在任何木质素去除之前天然木材中的纤维素原纤维的简化图示。

图2C是在任何木质素去除之前，天然木材的顶表面在垂直于树木生长方向的方向上的扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)图像。

图2D是在任何木质素去除之前，天然木材在平行于树木生长方向的方向上的纵切面的SEM图像。

图2E是在任何木质素去除之前，天然木材中的纤维素原纤维的特写的SEM图像。

图3A是根据所公开的主题的一个或多个实施方案的木材件在脱木质素之后的简化图示。

图3B是根据所公开的主题的一个或多个实施方案，在脱木质素后木材中的纤维素原纤维的简化图示。

图3C是根据所公开的主题的一个或多个实施方案，在脱木质素后木材的顶表面在垂直于树木生长方向的方向上的SEM图像。

图3D是根据所公开的主题的一个或多个实施方案，在脱木质素后木材在平行于树木生长方向的方向上的纵切面的SEM图像。

图3E是根据所公开的主题的一个或多个实施方案，图3D的区域310的放大SEM图像。

图3F至图3G分别是根据所公开的主题的一个或多个实施方案，在脱木质素后木材的纤维素原纤维的放大的SEM图像和进一步放大的SEM图像。

图3H是根据所公开的主题的一个或多个实施方案，在脱木质素后木材的横截面中取向的通道的SEM图像。

图3I是图3H中区域312的放大SEM图像。

图4A是根据所公开的主题的一个或多个实施方案的具有各向异性热导率的脱木质素的木材的简化图示。

图4B是根据所公开的主题的一个或多个实施方案的处于弯曲状态下的脱木质素的木材的简化图示。

图4C是根据所公开的主题的一个或多个实施方案的弯曲形成导管的脱木质素的木材的简化图示。

图5A是根据所公开主题的一个或多个实施方案的经过致密化的脱木质素的木材的简化图示。

图5B是根据所公开的主题的一个或多个实施方案的致密化的脱木质素的木材的简化图示。

图5C是根据所公开的主题的一个或多个实施方案的致密化的脱木质素的木材的等距图，其中插图示出了木材的特写视图和木材表面的化学组成。

图5D是根据所公开主题的一个或多个实施方案的在R-L平面中获取的致密化的脱木质素的木材的SEM图像。

图5E是图5D中的区域504的放大SEM图像。

图5F是图5E中的区域506的放大SEM图像。

图6A是根据所公开主题的一个或多个实施方案的用于形成致密化的脱木质素的木材的示例性方法的简化示意图。

图6B是根据所公开主题的一个或多个实施方案的用于使用旋转切割形成致密化的脱木质素的木材的示例性方法的简化示意图。

图6C是根据所公开主题的一个或多个实施方案的用于从天然木材的空心圆柱体形成致密化的脱木质素的木材的示例性方法的简化示意图。

图6D是根据所公开主题的一个或多个实施方案的用于从天然木材的实心圆柱体形成致密化的脱木质素的木材的示例性方法的简化示意图。

图6E是根据所公开主题的一个或多个实施方案的用于从天然木材的实心圆柱体形成致密化的脱木质素的木材的另一示例性方法的简化示意图。

图7A是根据所公开主题的一个或多个实施方案的天然木材和致密化的脱木质素的木材的应力对照应变的图表。

图7B是根据所公开主题的一个或多个实施方案的天然木材和致密化的脱木质素的木材的强度对照韧性的图表。

图7C是根据所公开主题的一个或多个实施方案的天然木材和致密化的脱木质素的木材的划痕硬度的图表。

图8A是根据所公开的主题的一个或多个实施方案的用于隔离的示例性脱木质素的木块的简化图示。

图8B至图8C分别是根据所公开的主题的一个或多个实施方案的脱木质素的木材和天然木材的轴向和横向(径向)热导率的图表。

图8D至图8E分别是根据所公开的主题的一个或多个实施方案的天然木材和致密化的脱木质素的木材的轴向和横向(径向)热导率的图表。

图9A是根据所公开主题的一个或多个实施方案的天然木材和脱木质素的木材的反射率对照波长的图表。

图9B是根据所公开的主题的一个或多个实施方案的天然木材和脱木质素的木材在受到激光的点照射时的温度曲线图。

图9C是根据所公开主题的一个或多个实施方案的天然木材和致密化的脱木质素的木材的反射率对照波长的图表。

图9D是根据所公开主题的一个或多个实施方案的天然木材和致密化的脱木质素的木材的吸光度对照波长的图表。

图10A是根据所公开的主题的一个或多个实施方案的包括脱木质素的木材作为结构部件的建筑物的简化图示。

图10B是根据所公开的主题的一个或多个实施方案的包括一件或多件脱木质素的木材的结构材料的横截面的简化图示。

图11是根据所公开的主题的一个或多个实施方案的使用脱木质素的木材的冷却设置的简化图示。

图12A是根据所公开的主题的一个或多个实施方案的致密化的脱木质素的木材的红外发射率的图表。

图12B是根据所公开的主题的一个或多个实施方案的致密化的脱木质素的木材在整个大气传输窗上的平均发射率的极性分布的图表。

图13A是根据所公开主题的一个或多个实施方案，采用天然木材和致密化的脱木质素的木材的被动冷却实验的测试设置的简化图示。

图13B至图13C分别是在图13A的设置中，在夜间和日间期间，天然木材和致密化的脱木质素的木材的温度曲线图。

图14是根据所公开的主题的一个或多个实施方案的包含脱木质素的木材的电子装置的简化图示。

图15是根据所公开的主题的一个或多个实施方案的脱木质素的木材的简化图示，该脱木质素的木材具有各向异性热导率和与图4A的脱木质素的木材不同的腔取向。

图16是根据所公开的主题的一个或多个实施方案的脱木质素的木材的简化图示，该脱木质素的木材经受致密化并且具有与图5A的脱木质素的木材不同的腔和/或压制取向。

图17A是根据所公开的主题的一个或多个实施方案的用于形成层压结构的多件脱木质素的木材的布置的简化示意图。

图17B是根据所公开的主题的一个或多个实施方案的由图17A的木材件形成的层压结构的简化示意图。

图17C是根据所公开的主题的一个或多个实施方案的由图17B的结构形成的多层层压结构的简化示意图。

具体实施方式

天然木材是嵌入在木质素基质中的纤维素纳米纤维(20重量％-35重量％)和半纤维素(20重量％-30重量％)的复合物。纤维素是木材中的主要组分(40重量％-50重量％)，具有比大多数金属、复合物和许多陶瓷更高的比模量和比强度。天然木材还具有独特的三维多孔结构，该三维多孔结构具有多个通道，包括沿木材生长方向延伸的导管和原纤维管胞腔(例如，横截面尺寸为20-80μm的管状通道)。天然木材中的细胞壁主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，其中这三种组分彼此缠绕在一起以形成强且坚硬的壁结构。

在所公开的主题的实施方案中，天然木材中的基本上所有木质素都被去除以形成脱木质素的木材件。如本文所用，“脱木质素的”或“脱木质素”是指从天然木材中去除基本上所有的木质素，并且“去除基本上所有的木质素”是指已经去除了木材中天然存在的木质素的至少90％。例如，可以使木质素的重量百分比(重量％)从天然木材中的超过20重量％(例如，23.4重量％)降低到脱木质素的木材中的小于5重量％，并且优选地小于1重量％(例如，≤0.6重量％)。在木质素去除的同时，也可以去除一些或基本上所有的半纤维素。下表1提供了天然木材(例如，美国椴木)和脱木质素的木材的化学组成和密度的说明性值。

表1：天然木材和脱木质素的木材的组成比较

	纤维素	半纤维素	木质素	密度
					天然木材	41.3重量％	16.9重量％	21.8重量％	0.47g/cm<sup>3</sup>
脱木质素的木材	33.4重量％	6.5重量％	0.6重量％	0.13g/cm<sup>3</sup>

所得的脱木质素的木材比原始天然木材更多孔且刚性更低。脱木质素的木材还表现出独特的热性质，特别是非常低的热导率和各向异性热导率，所述独特的热性质使得脱木质素的木材能够用作优良的热隔离体。常规的热隔离体通常是各向同性的，这可能会阻碍有效的热管理。相反，脱木质素的木材中的热导率的各向异性可沿轴向提供有效的散热，从而防止脱木质素的木材的被照射侧上的局部过热，同时改善沿背侧的热隔离。

此外，脱木质素的木材表现出独特的光学性质。具体地，木质素的去除将木材的颜色改变为基本上白色。脱木质素的木材在太阳光谱上具有低发射率(例如，<5％)，并具有有效反射太阳热能的能力。由于其主要是纤维素的独特组成，脱木质素的木材还可在红外范围内，特别是在大气传输窗(即，在8μm与13μm之间，包括端值在内)内表现出较高的发射率，在所述大气传输窗内电磁辐射可传播而没有畸变或吸收。因此，脱木质素的木材可以经由大气窗口向空间辐射热能，以提供被动冷却(或当与附加部件耦合以实现热传递时提供主动冷却)。

由于取向的纤维素纳米原纤维之间的有效结合，所得的脱木质素的木材轻质但牢固。然而，在一些应用中，可能期望具有实质上更大的强度和/或改善的热导率。例如，在被动冷却应用中，可能期望有更多的热量传递通过木材。因此，在实施方案中，可以对脱木质素的木材进行致密化以改善机械性质和热导率。如本文所用，“致密化”是指沿与木材的腔的延伸方向(即，木材生长方向)交叉的方向压制脱木质素的木材，使得腔大部分或完全塌陷(例如，使得木材的厚度减少约80％)的过程。

如上所述，脱木质素过程从天然木材的细胞壁去除了基本上所有的木质素和至少一些半纤维素，从而导致了具有许多取向的纤维素纳米纤维的全纤维素微结构。然后，致密化使脱木质素的木材中的大多数微通道塌陷，从而实现了具有取向的纤维素纳米纤维的紧凑堆叠且互相缠绕的层的致密层压结构。在纳米纤维之间具有氢键键合的分级取向且层压的微观结构显著提高了所得致密化的脱木质素的木材的拉伸强度和韧性。尽管具有紧凑的层压结构，但比原始脱木质素的木材更高的热导率，由脱木质素过程赋予的纳米孔和超高白度提供了卓越的热隔离性质。下表2提供了由天然木材(例如，美国椴木)、脱木质素的木材和致密化的脱木质素的木材提供的不同性质的说明性值。

表2：由木制品提供的不同性质的值

在一些应用中，可能期望具有强度和隔离性质的平衡。例如，为了在结构或建筑应用中提供隔离，可能期望具有从致密化过程获得的改善的强度，同时在脱木质素后立即保持结构的较低热导率。因此，在实施方案中，可以对脱木质素的木材进行部分致密化以改善机械性质和热导率。如本文所用，“部分致密化”是指沿与木材的腔的延伸方向(即，木材生长方向)交叉的方向压制脱木质素的木材，以使得腔仅部分塌陷(例如，使得木材的厚度减少50％或更少)的过程。因此，部分致密化的脱木质素的木材可以提供隔离特征和机械强度特征的混合。

因此，在实施方案中，可以通过将致密化期间的压制量从完全不压制(厚度减少0％，以及因此较高的孔隙率)改变成完全压制(其中所有通道均已完全塌陷，以及因此较低的孔隙率，厚度减少了约≥80％)，来调节所得脱木质素的木材的热性质和机械性质以适应特定的应用。例如，未压制的脱木质素的木材可适用于具有最小强度要求的高隔离应用，诸如在将木材支撑在其他较高强度的部件之间的情况下。例如，致密化的脱木质素的木材可适用于被动冷却应用，其中木材形成建筑结构的一部分，诸如屋顶、墙壁或壁板。例如，部分致密化的脱木质素的木材可适用于具有较高强度要求的隔离应用，诸如在木材将直接形成建筑结构的一部分(诸如屋顶、墙壁或壁板)的情况下。

此外，可以在压制之前或压制之后将附加材料添加至脱木质素的木材中，以形成混合结构。所添加的材料可以增加天然木材原本无法获得的功能性，例如提供疏水性或耐火性，同时享受由脱木质素的木材、致密化的脱木质素的木材或部分致密化的脱木质素的木材提供的改进的热性能和/或机械性能。因此，所公开的主题的实施方案可适于多种应用。

首先参考图1，示出了用于形成和使用脱木质素的木材的一般方法100。方法100可以在102处开始，在该处选择脱木质素的木材的特定应用。如上所述，可以基于期望的应用来调整最终木材的热性质和机械性质，因此制造方法将取决于木材的最终用途。

方法100可以进行到104，在该处例如通过从现有树木(或其他植物)或天然木材块中切割来供应天然木材件。例如，图2A示出了已被切割成矩形形状的天然木材件200，但是其他起始形状也是可能的，诸如但不限于圆柱形形状或空心圆柱形形状。天然木材200表现出独特的三维结构，其中腔202沿着树木生长方向206延伸。腔202由细胞壁204界定。

如图2B所示，在木细胞壁204内，三种主要组分，即次晶纤维素微纤维聚集体或束208、无定形杂多糖半纤维素210和基于多酚丙烷的支化木质素212，相互缠绕而形成强大的功能性维管结构以在光合作用期间将水、离子和营养物从根部运输到叶子。图2C至图2E是示出天然木材200的形态和微结构的扫描电子显微镜(SEM)图像。

天然木材可以是任何类型的硬木或软木，诸如但不限于椴木、橡木、白杨木、白蜡木、桤木、山杨木、轻木、山毛榉木、桦木、樱桃木、白胡桃木(butternut)、栗木、黄檀木、榆木、山胡桃木(hickory)、枫木、橡木、紫檀木、李木、核桃木(walnut)、柳木、黄杨木、落羽松木(bald cypress)、杉木(cedar)、柏木、花旗松木(douglas fir)、冷杉木(fir)、铁杉木、落叶松木(larch)、松木、红木、云杉木、美洲落叶松木(tamarack)、刺柏木(juniper)和紫杉木。在一些实施方案中，天然木材可以是除树木以外的天然存在的纤维植物，诸如竹子。

在切割104之后，方法100进行到106，在此处可以用化学溶液处理该件天然木材200，以从其中去除基本上所有的木质素。所述化学溶液可包含制浆或纸浆漂白中使用的化学物质，并且可以包含以下物质中的至少一种：NaOH、NaOH/Na₂S、NaHSO₃+SO₂+H₂O、NaHSO₃、NaHSO₃+Na₂SO₃、NaOH+Na₂SO₃、Na₂SO₃、NaOH+AQ、NaOH/Na₂S+AQ、NaHSO₃+SO₂+H₂O+AQ、NaOH+Na₂SO₃+AQ、NaHSO₃+AQ、NaHSO₃+Na₂SO₃+AQ、Na₂SO₃+AQ、NaOH+Na₂S+Na₂S_n、Na₂SO₃+NaOH+CH₃OH+AQ、CH₃OH、C₂H₅OH、C₂H₅OH+NaOH、C₄H₉OH、HCOOH、CH₃COOH、CH₃OH+HCOOH、C₄H₈O₂、NH₃.H₂O、p-TsOH、H₂O₂、NaClO、NaClO₂+乙酸、ClO₂和Cl₂，其中n是整数并且AQ是蒽醌。

处理106可以在真空下执行，以促进化学溶液完全渗透天然木材的细胞壁和腔。在一些实施方案中，处理106可以是单步化学处理，例如单次暴露于单一化学物质或化学物质混合物(例如，具有H₂O₂的浴)。替代地，处理106可以是多步化学处理，诸如第一次暴露于第一化学物或混合物(例如，具有NaOH和Na₂SO₃的浴)，然后第二次暴露于第二化学物或混合物(例如，具有H₂O₂的浴)。

作为脱木质素106的结果，黄色的天然木材变成完全白色的，并且表现出例如从100％到57％的重量百分比变化。具体地，所述处理可以使得原始天然木材中先前的木质素的至少90％(重量百分比)被去除，同时在其他方面基本上保留了天然木材的基于纤维素的微结构。例如，处理后的木材可具有小于5重量％，优选小于1重量％，例如0.6重量％的木质素。如图3A至图3B中示意性示出的，由于在湿处理状态下去除了未取向和/或自取向的木质素，因此得到的脱木质素的木材具有孔隙率增大的细胞壁微结构304和更好的纳米原纤维取向。

一旦已经通过106的处理去除了足够的木质素，则方法100可以进行至任选地冲洗该件经处理的木材。冲洗可包括将该件经处理的木材浸入溶剂中，所述溶剂诸如但不限于乙醇和/或去离子(DI)水。在一些实施方案中，溶剂可以处于高温下，诸如沸腾。冲洗可有效去除该件经处理的木材内的任何化学溶液残留物和/或通过处理逐出的任何木材组分。

在冲洗108之后(或在没有冲洗时在处理106结束之后)，方法100可以进行至110，在此处对脱木质素的木材进行干燥步骤。干燥可取决于木材的最终应用。例如，在将脱木质素的木材不经压制用于特定的隔离应用的情况下，可使木材经受保留纳米孔和开放腔结构的干燥过程，诸如通过冷冻干燥或临界点干燥。或者，在将压制后要使用脱木质素的木材的情况下，可使木材在空气中干燥。

在干燥110之后，方法100可以进行至112，在此处确定是否需要压制以实现致密化或部分致密化。如果不需要压制，则该方法可进行到任选的进一步改性114(在下文描述)，或者可以准备用于特定的应用116。最终的脱木质素的木材300可因此具有纤维素纳米纤维沿着腔202的延伸方向206取向的多孔结构，如图3A至图3B所示。

图3C至图3I示出了冷冻干燥之后的示例性脱木质素的木材300的各种SEM图像。天然木材200中的木细胞壁最初由初生细胞壁和次生细胞壁组成，其中次生细胞壁被进一步分为三层。如图2E所示，所述细胞经由胞间层彼此结合。在细胞壁层中，次生细胞壁中的中间层最厚，并且由沿长度轴206在较小的角度差内取向的平行纤维素纳米原纤维聚集体组成。该中间层的原纤维角(FA)变化约10-15°，并且可以帮助限定细胞壁的取向。由于木材中原纤维的自然取向，构成细胞壁304的各个纤维素纳米原纤维被堆积并彼此平行地取向，从而导致脱木质素的木材中的分级取向。每个原纤维聚集体由具有高长径比(即直径为约30nm并且长度>约1μm)的取向的结晶纤维素纳米原纤维组成，所述取向的结晶纤维素纳米原纤维以结晶顺序填充有葡聚糖链并通过分子间氢键和范德华力保持在一起。

在脱木质素后，可以在原纤维横截面中直接观察到细胞壁层中的纤维素纳米原纤维聚集体，如图3E至图3G所示。由于去除了富含木质素的胞间层的主要部分以及初生细胞壁和次生细胞壁中的木质素，原纤维壁304被彼此分离。木质素和半纤维素的去除不仅使原纤维聚集体彼此分离，而且还增加了原纤维壁结构304的孔隙率，前提条件是将脱木质素的原纤维小心地干燥以避免原纤维壁塌陷。因此，天然木材的三维(3D)微孔结构可以被很好地保留，但是由于去除了木质素和半纤维素组分而具有更多孔的细胞壁，如图3H至图3I所示。

返回图1，如果期望在112处进行压制，则方法100可任选地进行至118，在此处将脱木质素的木材在压制之前进行加湿。加湿可以防止脱木质素的木材在压制期间破裂。例如，加湿可包括使脱木质素的木材经受升高的相对湿度(例如，90％的相对湿度)达延长的时间段(例如，0.5-24小时，诸如12小时)。在一些实施方案中，例如在仅需要最小的压制或者在干燥过程110之后脱木质素的木材以其他方式保留足够的水分的情况下，可以省略加湿步骤。

在加湿118之后，方法100可任选地进行至120，在此处对脱木质素的木材进行预压改性。例如，任选的改性120可包括在脱木质素的木材的表面上形成或沉积非天然颗粒。此类表面可包括内表面，诸如衬于腔的细胞壁，以及脱木质素的木材的外表面。掺到脱木质素的木材的表面上的非天然颗粒可使最终致密化的木材具有某些有利的性质，诸如疏水性、耐候性、耐腐蚀性(例如，耐盐水性)，和/或耐燃性以及其他性质。例如，在一个实施方案中，可以在脱木质素的木材的表面上形成疏水性纳米颗粒(例如，SiO₂纳米颗粒)。

替代地或另外，任选的改性120可包括将聚合物添加到脱木质素的木材中或执行进一步的化学处理，所述进一步的化学处理对经化学处理的木材的表面进行改性以获得有利的性质。例如，用于提供疏水性质的进一步化学处理120可包括以下物质中的至少一种：环氧树脂、硅油、聚氨酯、石蜡乳液、乙酸酐、十八烷基三氯硅烷(OTS)、1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷、氟树脂、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、甲基丙烯酰氧基甲基三甲基硅烷(MSi)、多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)、甲基硅醇钾(PMS)、十二烷基(三甲氧基)硅烷(DTMS)、六甲基二硅氧烷、二甲基二乙氧基硅烷、四乙氧基硅烷、甲基三氯硅烷、乙基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、三甲基氯硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚二烯丙基二甲基氯化铵(聚DADMAC)、甲基丙烯酸3-(三甲氧基甲硅烷基)丙酯(MPS)、疏水性硬脂酸、两亲氟化三嵌段叠氮化物共聚物、聚偏二氟乙烯和氟硅烷、正十二烷基三甲氧基硅烷，以及十二烷基硫酸钠。

在一个示例性实施方案中，预压改性120包括将疏水性涂层施加至脱木质素的木材。例如，在压制之前可以将脱木质素的木材浸入2％的1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷/乙醇溶液中24小时。氟硅烷基团化学键合到木材通道上，由此提供了稳定的表面改性并且限制了湿气和水对木材的影响。与涂覆方法不同，溶液渗透中孔木结构并将纤维素的亲水性-OH基团转化为疏水性官能团(即，全氟化烃链)。氟硅烷处理可引入疏水性，使得最终致密化的脱木质素的木材表现出为至少90°的静态接触角或小于10°的动态接触角。在一些实施方案中，由于氟硅烷处理，最终的木材可表现出超疏水性(即，具有150°或更大的静态水接触角)。

替代地或另外，压制前改性120可包括以下物质中的至少一种以提供耐候性或耐腐蚀性：二甲基二硫代氨基甲酸铜(cupramate,CDDC)、氨溶季胺铜(ammoniacal copperquaternary,ACQ)、铬化砷酸铜(CCA)、氨溶砷酸铜锌(ammoniacal copper zinc arsenate,ACZA)、环烷酸铜、酸性铬酸铜、柠檬酸铜、铜唑、8-羟基喹啉铜，五氯苯酚、环烷酸锌、环烷酸铜、杂酚油、二氧化钛、丙环唑、戊唑醇(tebuconazole)、环丙唑醇、硼酸、硼砂、有机碘化物(IPBC)，以及Na₂B₈O₁₃·4H₂O。

尽管改性120被示出为在加湿118之后发生，但是根据一个或多个设想的实施方案，改性120也可以在加湿118之前或同时发生。然后，方法100可进行到122，在此处沿与腔延伸的方向交叉的方向压制脱木质素的木材。例如，压制122可以在基本上垂直于腔延伸的方向的方向上进行，或者压制122可以处于另一角度，但是具有与腔延伸的方向垂直的力分量。压制122可减小木材的厚度，从而增加其密度，并且去除木材的横截面内的任何空隙或间隙。例如，压制122可以处于介于0.5MPa与10MPa之间的压力，例如5MPa。在一些实施方案中，可以在室温下执行压制(即，冷压制)，而在其他实施方案中，可以在高温下执行压制(即，热压制)。例如，压制可以在介于20℃与120℃之间，例如60-80℃的温度下执行。

在压制122期间，在脱木质素的木材的细胞壁的剩余的基于纤维素的纳米纤维之间可形成氢键，从而改善木材的机械性质。此外，在压制之后可以保留在改性120期间在木材的表面上或木材内形成的任何颗粒或材料，其中内表面上的颗粒/材料被嵌入塌陷的腔和缠绕的细胞壁内。可以执行压制122达允许形成期望的氢键的一段时间。例如，可以将脱木质素的木材在压力下保持至少5分钟的时间段，尽管取决于诸如温度、相对湿度和木材类型等因素，其他时间也是可能的。例如，可以将脱木质素的木材在压力下保持至少1小时、至少12小时、至少24小时，或至少48小时。压制可导致相对较低的表面粗糙度，例如10nm或更小(算术平均表面粗糙度)。

图5A示出了脱木质素的木块300，所述脱木质素的木块具有沿方向206延伸的腔202和由沿方向206取向的基于纤维素的纳米纤维组成的壁304。可以在与延伸方向206交叉的方向上对块300进行压制502，从而得到图5B至图5C的致密化的脱木质素的木材结构310。作为压制的结果，如在312处所示，腔302可完全塌陷，并且细胞壁304可以变得相互缠绕。压制可以使得与块300的W₁相比，在压制之后块310的厚度W₂减小介于0％与100％之间。例如，与块300的W₁相比，厚度W₂可减小大于50％、75％或80％。

图5C至图5F的SEM图像示出了示例性的致密化的脱木质素的木材的形态和微结构。从图5D至图5E可以明显看出，天然木材的通道之间的空间在致密化时完全消失，同时沿着树木生长方向(即，206或L)可以发现紧密堆叠的层压层。在图5F的较高放大倍数下，可以观察到高度取向的纤维素纳米纤维，这表明致密化不会破坏纤维素纳米纤维取向。

如上所述，可以将压制设计成使腔仅部分地塌陷(即，部分致密化)，以提供热性质和机械性质的期望混合。因此，在图1中的124处，基于在102中选择的应用来确定是否已经执行了足够的压制。如果期望较小的厚度，则方法可以返回至122以继续压制，直到达到期望的厚度(和相应的致密化)为止。一旦已经达到所需的厚度，方法可以经由124进行到任选的改性114。

脱木质素106和/或致密化122可以在各种制造设置中完成。现在参考图6A，示出了用于从天然木材602形成致密化的脱木质素的木材的示例性制造方法。天然木材602可以是片状、棒状、带状、条状、块状、膜状、薄膜状或任何其他形状的木材。天然木材602中的腔可以沿着木材生长方向606延伸。制造方法中的第一步骤600可以是将天然木材602浸入化学溶液604中，例如如上文针对方法100的步骤106所述，以从木材602中去除基本上所有的木质素。化学溶液604和浸入其中的木材602可以容纳在壳体608内。在一些实施方案中，壳体608可以是真空壳体，并且可以在浸入期间将溶液604和木材602保持在真空下。替代地或另外，壳体608或其中的另一部件可以将溶液604加热到高于室温的温度。例如，可以在化学处理600期间将溶液604加热至沸腾。

在处理600之后，可以将脱木质素的木材616从壳体608传送到压缩站610，以沿基本上垂直于延伸方向606或至少与延伸方向606交叉的方向进行压制，例如如上文关于方法100的122所述。例如，压缩站610可以包括上部压板614和下部压板618。压板614、618之间的相对运动导致了对脱木质素的木材616的期望压缩，以产生致密化的脱木质素的木材。例如，上压板614可以朝下压板618移动，所述下压板618保持静止并支撑在其上的木材616，以便将压缩力612施加到木材616。替代地，两个压板614和618可以朝向彼此移动以施加压缩力612。

在一些实施方案中，在压缩期间，可以加热压板614、618中的一个或两个，以便将木材616的温度升高到高于室温。替代地或另外，压板614、618可以不被加热，但是可以提供单独的加热机构，或者可以加热包含压缩站的环境，以便升高木材616的温度。

参考图6B，示出了用于从天然木材632形成致密化的脱木质素的木材的另一示例性制造方法。天然木材632可以是原木或圆柱条的形式，其中腔在垂直于页面的方向上延伸。第一步骤620可以是使用例如旋切机634切割天然木材632以分离出天然木材的薄连续层636以供进行后续处理。可以将天然木材层636传送到壳体638以用于制造方法中的下一步骤630，例如如上文关于方法100的106所述，例如将木材636浸入化学溶液604中，以从木材层636去除基本上所有的木质素。

类似于壳体608，壳体638可被配置为在浸入期间施加真空和/或热量。在一些实施方案中，壳体638的大小和层636从天然木材632穿过壳体638的传送速度可对应于化学处理的期望浸入时间。因此，从层636的一部分进入壳体638时到其离开壳体638以进入压缩站640时的时间将对应于基本上完全的木质素去除所需的浸入时间。

在处理630之后，可以将脱木质素的木材648从壳体638传送到压缩站640，以在基本上垂直于延伸方向或至少与延伸方向交叉的方向上压制，例如如上文关于方法100的122所述。例如，压缩站640可包括上部辊644和下部辊646，它们可以保持彼此相距固定的距离。该固定距离可以小于经化学处理的木材648的厚度，从而施加导致致密化的木材的压制力642。

在一些实施方案中，在压缩期间，可以加热一个或两个辊644、646，以便将木材648的温度升高到高于室温。替代地或另外地，辊644、646可以不被加热，但是可以提供单独的加热机构，或者可以加热包含压缩站640的环境，以便升高木材648的温度。

尽管在图6B中示出了仅两个辊644、646，但是多个辊可沿着片648的传送方向串联设置。当片648在相邻辊之间传送时，片648可以保持在压力下，以便提供期望的累积压缩时间(例如，以数分钟或数小时为量级)。替代地或另外，辊644、646的大小和片648的传送速度可以对应于期望的压缩时间。因此，从片648被第一次压缩时到片648作为致密化的脱木质素的木材650离开压缩站640时的时间将对应于期望的压制时间。当然，也可以例如通过在化学处理638之前或之后切割片636来使压缩站640与化学处理638脱离。在此类构造中，压缩站可以采用如图6B所示的辊的形式或作为如图6A所示的平板。

参考图6C，示出了用于从天然木材662形成致密化的脱木质素的木材的示例性制造方法。天然木材662可以是空心圆柱体形式，其中腔沿着木材生长方向664延伸。制造方法中的第一步骤660可以是将天然木材662浸入化学溶液604中，例如如上文针对方法100的106所述，以从木材662中去除基本上所有的木质素。化学溶液604和浸入其中的木材662可包含在壳体666内，所述壳体666可被配置为在浸入期间施加真空和/或热量，类似于图6A的壳体608。

在处理660之后，可以将脱木质素的木材圆柱体668从壳体666传送到压缩站670，以沿基本上垂直于延伸方向664或至少与延伸方向664交叉的方向(该方向垂直于图6C中的670处的页面平面)压制，例如如以上关于方法100的122所描述的。例如，压缩站670可包括设置在圆柱体668的外部上的上部辊672和设置在圆柱体668的内部内的下部辊674。当圆柱体668的壁从中穿过时，辊672、674可保持彼此相距固定的距离。该固定距离可以小于经化学处理的木材668的壁厚，从而施加导致致密化的木材的空心圆柱体的压制力676。

在一些实施方案中，在压缩期间，可以加热辊672、674中的一个或两个以便将木材668的温度升高到高于室温。替代地或另外地，辊672、674可以不被加热，但是可以提供单独的加热机构，或者可以加热包含压缩站670的环境，以便升高木材668的温度。

尽管在图6C中示出了仅两个辊672、674，但是可以围绕圆柱体668的周界串联设置多个辊。当圆柱体668的壁在相邻辊之间传送时，圆柱体668的壁可以保持在压力下，以便提供期望的累积压缩时间(例如，以数分钟或数小时为量级)。替代地或另外，辊672、674的大小和圆柱体668的旋转速度可以对应于期望的压缩时间。

参考图6D，示出了用于从天然木材682形成致密化的脱木质素的木材的示例性制造方法。天然木材682可以是实心圆柱体形式，其中腔沿着木材生长方向684延伸。制造方法中的第一步骤680可以是将天然木材682浸入化学溶液604中，例如如上文针对方法100的106所述，以从木材682中去除基本上所有的木质素。化学溶液604和浸入其中的木材682可包含在壳体666内，所述壳体666可被配置为在浸入期间施加真空和/或热量，类似于图6A的壳体608。

在处理680之后，可以将脱木质素的木材圆柱体685从壳体666传送到压缩站690，以沿基本上垂直于延伸方向684或至少与延伸方向684交叉的方向(该方向垂直于图6D中的690处的页面平面)压制，例如如以上关于方法100的122所描述的。例如，压缩站690可包括设置在圆柱体685的外部上的单个辊688，该单个辊688可被支撑并可绕圆柱体的中心轴旋转。辊688可以保持在其旋转经过时压制入圆柱体685的壁中达固定距离处，从而施加导致致密化的脱木质素的木材的实心圆柱体的压制力692。

在一些实施方案中，在压缩期间，可以加热辊688，以将木材685的温度升高到高于室温。替代地或另外，辊688可以不被加热，但是可以提供单独的加热机构，或者可以加热包含压缩站690的环境，以便升高木材886的温度。

尽管在图6D中示出了仅单个辊688，但是可以围绕圆柱体685的周界串联设置多个辊。当圆柱体685在相邻辊之间传送时，圆柱体685可以保持在压力下，以便提供期望的累积压缩时间(例如，以数分钟或数小时为量级)。替代地或另外，辊688的大小和圆柱体685的旋转速度可以对应于期望的压缩时间。在又一替代方案中，代替具有辊688的压缩站690，如图6E所示，可通过压缩站695的压缩带694压制圆柱体686。在此类配置中，圆柱体686可以保持静态而不是被旋转。

虽然图6A至图6E示出了单个化学处理步骤，但是在一些实施方案中，施加多种化学处理以实现脱木质素化。在脱木质素包括多步化学过程的实施方案中，可以将壳体608内的溶液604交换为后续处理溶液，同时将木材602保持在壳体中，或者可以按照顺序将木材602移动到包含下一处理溶液的不同壳体(未示出)或包含下一处理溶液的壳体608的不同部分。

尽管在图6A至图6E中已经示出了特定的木材形状和制造技术，但是根据一个或多个设想的实施方案，其他形状(实心或空心)和制造技术也是可能的。因此，木材的形状和制造技术不限于具体示出的那些。此外，尽管没有具体示出冲洗站、干燥站、加湿站以及压制前改性和压制后改性，但是根据所公开主题的一个或多个实施方案，图6A至图6E的技术可以容易地调适成包括冲洗、干燥、加湿、压制前改性和/或压制后改性。

返回图1，在压制122之后，或者当在112处不需要致密化时，方法100任选地进行到114，在此处可以执行进一步的改性。例如，任选的改性114可包括在脱木质素的木材的外表面上形成或沉积(例如，具有非天然颗粒的)涂层。该涂层可以使脱木质素的木材具有某些有利的性质，诸如疏水性、耐候性、耐腐蚀性(例如，耐盐水性)、颜色，和/或耐燃性以及其他性质。例如，涂层可以包括油基涂料、疏水性涂料、聚合物涂层或耐火涂层。

替代地或另外，改性114的涂层可包含以下物质中的至少一种：氮化硼(BN)、蒙脱土、水滑石、二氧化硅(SiO₂)、硅酸钠、碳酸钙(CaCO₃)、氢氧化铝(Al(OH)₃)、氢氧化镁(Mg(OH)₂)、碳酸镁(MgCO₃)、硫酸铝、硫酸铁、硼酸锌、硼酸、硼砂、磷酸三苯酯(TPP)、三聚氰胺、聚氨酯、聚磷酸铵、磷酸酯、亚磷酸酯、磷酸铵、硫酸铵、膦酸酯、磷酸二铵(DAP)，磷酸二氢铵、磷酸一铵(MAP)、磷酸脒基脲(GUP)、磷酸二氢胍，以及五氧化二锑。在一个实施方案中，可以在致密化的木材的外表面上形成纳米颗粒(例如，BN纳米颗粒)的耐火涂层。替代地或另外，进一步的改性114可包括将原本为白色脱木质素的木材染色。例如，染料可以是亚甲基蓝。

在任选的改性114之后，方法100可以任选地进行至116，在此处可以使脱木质素的木材准备好用于最终用途，例如通过机械加工或操纵以改变脱木质素的木材的结构或形状。机械加工过程可包括但不限于切割(例如，锯切)、钻孔、木材车削、攻丝、镗削、雕刻、镂铣、打磨、修磨，以及滚磨。操纵过程可包括但不限于弯曲、模制，以及其他成形技术。

在116的任选的机械加工或操纵之后，可以将脱木质素的木材用于特定应用中。由于其独特的热、光学和机械性质的组合，脱木质素的木材可应用于各种结构和用途。例如，脱木质素的木材可经调适以用作：

·汽车、卡车、摩托车、火车、飞机、船只、航天器、轮船或任何其他运输工具、车辆或交通工具的外部部件(例如，车身面板、车门面板、车顶、保险杠、地板、车顶、装饰件、桅杆等)、内部结构部件(例如，底盘、车架纵梁、横梁、机身骨架、机翼骨架等)，或内部部件(例如，车门面板、衬板、把手、栏杆、地板、座椅、装饰件、储存箱或搁架等)；

·住宅、办公室、谷仓工厂、仓库、塔楼或任何其他建筑或结构的外部部件(例如，外墙、壁板、屋顶、百叶窗等)、内部结构部件(例如，框架、立柱、墙板、过梁、横梁、承重梁、地板下面等)，或内部部件(例如，门、门框、窗框、画框、墙壁、地板、镶板、天花板、装饰件、楼梯、栏杆等)；

·甲板、遮阳篷、船坞、露台、桥梁、杆、露天看台或平台的结构部件；

·家具(例如，椅子、长凳、书桌、桌子、橱柜、衣柜、台面板等)或其内部结构部件(例如，沙发或椅子的骨架、床架等)，或居家家饰(home accent)或装饰品；

·乐器(例如，钢琴、吉他、小提琴、竖琴、齐特琴(zither)、鼓等)、运动设备(例如，高尔夫球杆、乒乓球台和球拍、篮球架篮板、球门或球门柱、棒球棍等)、工具(例如，锤柄、扫帚柄、锯木架等)；或者

·保护性部件(例如，电脑机箱、手机机壳、防爆屏蔽件、防护背心等)、外壳、容器、盒子、装运条板箱、包装，或壳体。

上面的列表并不旨在为穷举的。根据一个或多个设想的实施方案，脱木质素的木材的除具体列出的那些用途之外的用途也是可能的。实际上，本领域的普通技术人员将容易理解，基于本公开的教导，脱木质素的木材可适于其他应用。

如上所述，脱木质素的木材可表现出各向异性热性质，所述各向异性热性质可有利地用于隔离应用中。例如，图4A示出了示例性的脱木质素的木块400，其中木材被切割为使得顶表面402和底表面404基本上平行于木材腔的延伸方向206(即，平行于树木生长方向L)。与天然木材相比，由于脱木质素的木材的多孔细胞壁和开放的腔，在横向/径向(即，垂直于纤维素纳米原纤维取向方向206)的方向上的热导率410大大降低。例如，脱木质素的木材400可具有约0.03W/m-K的横向热导率410，而天然木材具有约0.156W/m-K的横向热导率。同时，由于在细胞壁中存在纳米孔，因此与天然木材相比，纳米原纤维作用以沿其轴传导热，尽管是以降低的速率传导。因此，脱木质素的木材表现出各向异性的热导率，其中轴向热导率408(即，平行于纤维素纳米原纤维取向方向206)大于径向热导率410。在一些实施方案中，轴向热导率408是横向热导率410的至少两倍大。例如，脱木质素的木材400可具有约0.06W/m-K的轴向热导率，而天然木材具有约0.47W/m-K的轴向热导率。此类各向异性可允许热量沿着纳米原纤维方向206散布，这防止了由于累积的热能而引起的局部故障，并且减少了横向方向R上的热量流动。

脱木质素的木材400由具有大的表面-体积比和高的长径比的长的取向的原纤维聚集体组成。由于脱木质素去除了基本上所有的木质素和大部分的半纤维素，因此原纤维壁比天然木材更多孔。这导致与天然木材相比，脱木质素的木材在纳米原纤维的厚度方向上的抗压强度更低。例如，对于脱木质素的木材400，沿轴向方向206的最大压缩应力可以为约13MPa。然而，由于在原纤维壁中原纤维的取向，即沿着原纤维轴206扭曲的取向，脱木质素的样品在原纤维的厚度方向上具有显著的强度，以及在原纤维的长度方向上更显著的强度。由于各载荷情况的断裂机理不同，因此拉伸和压缩的性质受到不同的影响。

与天然木材相比，脱木质素的木材400的纳米纤维结构还提高了柔性。因此，脱木质素的木材400a可被弯曲而无损坏，如图4B所示，其中腔的延伸方向206沿着弯曲的顶表面402a和底表面404a。另外，当脱木质素的木材400的厚度t小于约1mm时，木块400能够被卷起或折叠成某一结构。例如，如图4C所示，可以将脱木质素的木材400b卷成管子或导管，其中一个表面402b形成导管的外部，并且相对的表面404b限定了导管的内部体积414。接头412可以联接脱木质素的木材400b的相对端，以将内部体积414密封以与导管的外部隔开。

相反，与天然木材相比，脱木质素的木材的致密化可产生显著改善的机械性质。具体地，由于在木质素去除之后在生长方向206上取向的纤维素纳米纤维的暴露的羟基之间较大的相互作用面积，因此致密化的脱木质素的木材在机械上比天然木材更牢固和更坚韧。致密化的脱木质素的木材700表现出高达404.3MPa±14.8MPa的拉伸强度，其为天然木材702的约9倍，如图7A所示。每单位重量的机械强度是诸如建筑物等结构应用中的重要参数。对于致密化的脱木质素的木材700，比拉伸强度可超过300MPa-cm³/g，例如334.2MPa-cm³/g。

另外，对于致密化的脱木质素的木材700，观察到了为3.68MJ/m³的显著提高的韧性，其是天然木材702的韧性的约10倍，如图7B所示。这可以归因于通过在致密化的脱木质素的木材中分子尺度上的重复氢键形成/断裂而实现的能量耗散。应注意，在常规结构材料中，强度和韧性通常是互斥的。因此，对于结构材料设计以及其他应用，期望同时增强致密化的脱木质素的木材的强度和韧性。

如图7C所示，与天然木材702相比，致密化的脱木质素的木材700还显示出了改善的划痕硬度，其中方向A表示与树木生长方向206平行的方向，方向B表示与树木生长方向206垂直的方向，并且方向C表示在A与B之间的中间方向。如通过线性往复运动摩擦计所表征的，致密化的脱木质素的木材的划痕硬度在方向C上达到了0.175GPa。与天然木材相比，致密化的脱木质素的木材的划痕硬度在方向A、B和C上分别增大了5.7倍、6.5倍和8.4倍。

如上所述，脱木质素的木材的独特微结构提供了各向异性的热性质，所述各向异性的热性质可用于隔离应用。例如，图8A示出了用作隔离材料的示例性脱木质素的木材800。脱木质素的木材800具有卓越的热隔离所需的四种关键特性。第一，脱木质素过程增大了木材的孔隙率(例如，从椴木的60％增大至脱木质素的木材的约91％)。大孔隙率实现了热导率比天然木材的热导率小得多。第二，去除混合的木质素和半纤维素大大减少了原纤维壁304内的纤维素原纤维和原纤维聚集体之间的连接，从而实现原纤维之间的相互作用弱得多并进一步降低了横向/径向方向上的热导率。第三，取向的高长径比纳米原纤维314聚集体实现了沿着纳米原纤维取向方向的各向异性热量流动806。第四，脱木质素的木材800中的大多数空隙通道202(原纤维和导管元件)的直径介于10-100μm之间，而在细胞壁304中的原纤维聚集体中的各个纤维素纳米原纤维314表现出了在纳米范围内的原纤维聚集体间的间距。取向的原纤维聚集体之间的间距远小于环境条件下空气的平均自由程(约70nm)，这减少了空气热传导的贡献。

这些特征组合产生了用于高度隔离的脱木质素的木材800的各向异性热导率。热导率在径向方向上在25.3℃下为0.032±0.002W/m-K，并且在轴向方向上在24.3℃下为0.056±0.004W/m-K，如图8B所示。相比之下，在22.7℃下，天然木材(美国椴木)表现出在径向方向上为0.107±0.011W/m-K的热导率和在轴向方向上的为0.347±0.035W/m-K的热导率，如图8C所示。从室温至80℃，天然木材中的热导率保持几乎恒定。然而，对于脱木质素的木材，在较高的操作温度下，在横向方向上的热导率缓慢地从0.03W/m-K上升到0.055W/m-K，而在轴向方向上，该值从0.056W/m-K缓慢变化到0.10W/m-K。

对脱木质素的木材执行致密化增大了热导率，这对特定应用可为有用的。但是，致密化保持了木材细胞取向，使得致密化的脱木质素的木材在热导率方面也表现出强各向异性。如图8E中所示，沿着树木生长方向(轴向)和与树木生长方向垂直(径向)的致密化的脱木质素的木材的热导率被测量出分别为1.82W/m-K和0.168W/m-K。相比之下，天然木材(即，椴木，但是与图8C的椴木为不同批次)在轴向方向和径向方向上的热导率分别为0.468W/m-K和0.156W/m-K，如图8D中所示。

因此，致密化的脱木质素的木材在横向方向上的热导率与天然木材相当，这可以归因于在脱木质素过程期间完全去除了木质素和取向的纤维素纤维之间的大量声子散射界面。在化学去除无定形木质素和半纤维素时，脱木质素的木材可能表现出更高的结晶品质，所述更高的结晶品质有助于轴向方向上更高的热导率。值得注意的是，在按重量计归一化时，致密化的脱木质素的木材在两个方向上的比热导率都远低于天然木材。对于致密化的脱木质素的木材，可以获得较高的各向异性因子。例如，致密化的脱木质素的木材可具有为至少五或至少十，例如10.8的各向异性因子，所述各向异性因子是天然木材的各向异性因子的3.6倍高。

从天然木材中去除基本上所有的木质素还产生了独特的低发射率，从而使脱木质素的木材对于阻断太阳热辐射而言非常有效。例如，如图9A所示，脱木质素的木材件900表现出覆盖从400nm到1100nm的波长范围的平均约95％的反射，其中透射率低于基本噪声水平(<0.1％)。脱木质素的木材的独特宽带全向反射率是由脱木质素的木材的表面上密集的纳米级散射中心产生的。计算出发射率为约5％，这表明来自辐射热源的热能得到了有效反射。相比之下，天然木材902吸收可见光谱中的光的平均50％。

为了进一步测试脱木质素的木材900的反射特征，将光斑大小为1mm并且输入功率为0.95W/mm²的经准直的820nm激光源指向脱木质素的木材试样和天然木材试样的表面。如图9B中所示，脱木质素的木材的最高温度是36℃，而天然木材902表现出为99.4℃的明显更高的温度。脱木质素的木材900与天然木材902之间的巨大热响应差异是由于改善的热耗散，所述改善的热耗散是由于各向异性热导率以及因提高的反射率导致的较低的吸收。

致密化的脱木质素的木材表现出关于太阳辐射的相似的光学性质。例如，在图9C中示出了致密化的脱木质素的木材件910和天然木材件902在可见光谱中的反射结果。这两种木材均表现出可忽略的透射率(小于0.1％)。因此，吸光度光谱是通过从整体(unity)中减去反射率而得到的(A＝1-R-T)，如图9D所示。尽管受到压制，但是致密化的脱木质素的木材仍包含一些多尺度的孔，以及基本上沿着树木生长方向206取向的纤维素纳米纤维。对于所有可见波长下的强宽带反射，多尺度孔和通道起到随机化和无序散射元件的作用，如图9C所示。与使用高折射率颗粒(例如，TiO₂)以实现白度(所述高折射率颗粒原本会在紫外线范围内遭受高吸收，所述高吸收可能会由于太阳辐射而使加热增加)不同，纤维素纳米纤维表现出了为约1.48的低折射率。因此，在可见光范围内致密化的脱木质素的木材910的反射率大于90％，因此产生了关于太阳辐射光谱904的低吸收。当入射光的电场沿着纤维素纳米纤维206的取向方向偏振时，由于被取向的纳米纤维的强散射以及纤维素的低折射率，致密化的脱木质素的木材910的反射率进一步增加到约96％。

与天然木材902相比，由于完全去除了致密化的脱木质素的木材的木质素和很大程度上无序的基于纤维素的光子散射中心，所述致密化的脱木质素的木材910在可见光波长下的吸收显著降低。致密化的脱木质素的木材910的综合太阳吸光度为8％±0.4％，从而导致了在综合功率为1000W/m²(相当于太阳辐射强度)的直射光下约75W/m²的太阳能加热。相比之下，天然木材902表现出为29％±0.3％的平均太阳吸光度，其比致密化的脱木质素的木材910高接近200W/m²。

各向异性和低热导率特性，加上辐射的反射率，可以允许脱木质素的木材和致密化的脱木质素的木材的实施方案充当有效的热隔离体。例如，如图8A所示，脱木质素的木材800的取向的纤维素纳米原纤维的层状结构有效地反射804入射的辐射能802，同时使吸收的热量806在平面方向上重定向，从而最小化(或至少减少)到达木材800的背表面的热量。与各向同性的隔离体相比，所制备的脱木质素的木材可以使进入的热能沿轴向方向重新定向，从而导致木材的前侧和背侧的温度低得多。

由于其化学组成，脱木质素的木材还优先发出红外范围内的辐射，所述红外范围内的辐射可与低的各向异性热导率和高太阳辐射反射率组合使用，以有利于例如被动冷却应用。具体地，图12A中示出了在从5μm至25μm的红外范围内致密化的脱木质素的木材的的发射率光谱(即，覆盖以室温为中心的黑体发射)。致密化的脱木质素的木材在红外范围内表现出高发射率(即，接近于整体)，在所有角度下均强烈发射，并且以红外辐射的形式经由大气透明窗口(即，8μm至13μm)向外部空间的冷却散热器辐射净热通量。换句话说，致密化的脱木质素的木材在红外范围内可被视为“黑色”，而在太阳光谱中则看起来是“白色”。

如图12A至图12B中所示，红外发射光谱响应显示出0-60°的可忽略不计的角度依赖性。对于介于在±60°之间的发射角，整个大气窗口的平均发射率大于0.9，表明当致密化的脱木质素的木材在相对于天空的不同角度时有稳定的发射热通量，如在实际应用中那样。从8μm至13μm的强发射主要是由于在770cm^-1与1250cm^-1之间OH缔合、C-H、C-O和C-O-C拉伸振动的复合红外发射。脱木质素的木材中的纤维素表现出以约1050cm^-1(9μm)为中心的由OH和C-O的最强红外吸光度，这恰好位于大气透明窗口中。剩余红外光谱上的高发射率导致在致密化的脱木质素的木材与大气之间发生辐射热交换，诸如在介于16-25μm之间的第二大气窗口中，当表面温度接近环境温度时所述辐射热交换进一步增加了总辐射冷却通量。

因此，在红外范围内致密化的脱木质素的木材能够同时具有低太阳吸收、高太阳辐射反射和良好的发射。应用可以利用这些同时性质，例如经由辐射热传递提供冷却。例如，图11示出了采用致密化的脱木质素的木材1110的冷却设置1100。当致密化的脱木质素的木材110在开放环境中面对晴朗的天空1106时，其表面辐射出热量1104，同时吸收太阳辐射1006和大气所发出的任何热辐射。然而，由于木材1110的表面的光学性质，大部分太阳辐射1006被反射1020，而不是被木材1110吸收。结果，致密化的脱木质素的木材1110的发射热通量1104远远大于由致密化的脱木质素的木材吸收的任何太阳辐射1006，从而产生连续的净发射热通量。

同时，由于木材1110与周围环境之间的温差，热量可以经由传导和对流(非辐射过程)从周围环境传递到木材1110。此外，热量1108可以从热源1102传递到木材1110。热量经由横向热导率穿过木材1110的厚度从背表面传导到前表面，并且可以经由辐射发射到天空1106。替代地或另外，热源1102可以设置在木材1110的端部处(如图11中的虚线所示)，使得热量1108平行于树木生长方向206传递，从而利用木材1110的相对较高的轴向热导率。

在一些实施方案中，热源1102可以是通过该件致密化的脱木质素的木材1110与外部环境隔开的内部环境或结构。在此类实施方案中，致密化的脱木质素的木材1110可以被视为提供被动冷却，因为不需要另外的机械或外部能量来提供冷却效应。替代地或另外，热源1102可以是热传递系统的一部分，例如热交换器或加热、通风和空气调节(HVAC)系统的其他部件，其中来自系统的热量1108被倾泻到致密化的脱木质素的木材1110以进行辐射冷却。在此类实施方案中，致密化的脱木质素的木材1110可以被视为主动冷却系统的一部分。

为了测试使用致密化的脱木质素的木材进行被动冷却的效应，使用了如图13A所示的测试设置1300。具体地，将致密化的脱木质素的木材1306和天然木材1310的相同大小的样品(例如，60mm×45mm×3mm)放置在聚苯乙烯外壳1304的相应窗口中，其中外壳1304的内部体积1302与外部环境隔离。外壳1304的表面1314覆盖有镜膜，所述镜膜对于太阳辐射是反射性的，以便减少经由太阳辐射吸收引起的加热效应。在室温(300K)下，致密化的脱木质素的木材在日间和夜间期间分别显示出为37.4W/m²和112.4W/m²的发射热通量。值得注意的是，发射的热通量随着环境温度而增加，这是在实际应用中期望的。

测量致密化的脱木质素的木材1306的底表面1308和天然木材1310的底表面1312，以确定相应材料随时间推移的温度变化。图13B至图13C分别是在夜间和日间期间天然木材1356和致密化的脱木质素的木材1354的所得温度的曲线图，以及在日间期间入射太阳辐射1358的水平的曲线图。当致密化的脱木质素的木材1354面对晴朗的天空时，作为对夜间和日间操作两者的辐射冷却的结果，致密化的脱木质素的木材1354表现出低于环境温度1352的温度。

在夜间期间(图13B)，致密化的脱木质素的木材1354的稳态温度比环境温度1352低4.1±0.2℃。由于天然木材在中红外区域表现得与具有高发射率的黑色发射器一样，因此其具有与致密化的脱木质素的木材1354相同的温度曲线1356。然而，在日间期间(图13C)，尽管暴露于太阳辐射下，但致密化的脱木质素的木材1354仍能够保持其温度低于环境温度1352。具体地，从上午10:54到下午14:02，在超过800W/m²的太阳辐射下，致密化的脱木质素的木材1354的背表面被冷却成比环境温度1352低1.4℃±0.5℃(其中在下午13:46时温度曲线下降是由于散布的云短暂遮挡了日光造成的)。相比之下，由于光吸收的加热效应，天然木材1356的背表面温度比周围空气温度1352高4.7℃±1.7℃。与天然木材相比，经由使用致密化的脱木质素的木材可以获得6.1℃±1.4℃的温度降低。应注意的是，在有利的大气条件下的冷却性能可以被进一步提高。

虽然致密化的脱木质素的木材表现出了卓越的被动辐射冷却特性，但是实际应用需要在不同天气条件下的稳定性能，诸如不同的湿度水平，以及即使暴露于水和其他元素下也耐降解。为了提高致密化的脱木质素的木材对水的稳定性，可以在使用前使木材变得疏水。例如，可以使致密化的脱木质素的木材经受氟硅烷处理(例如，作为上述预压处理120的一部分的1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷)。氟硅烷处理能够引入静态水接触角为约150°的超疏水表面。此外，此类处理可以容易地渗透到中孔结构中，从而使致密化的脱木质素的木材(甚至从内部)变得超疏水，而光学性质和热性质变化很小，从而支持木材的辐射冷却性能。

尽管以上讨论着重于使用致密化的脱木质素的木材，但是也可以使用脱木质素的木材(即，不进行压制)或部分致密化的脱木质素的木材(即，不进行完全压制)用于冷却应用。然而，与致密化的脱木质素的木材相比，脱木质素的木材或部分致密化的脱木质素的木材的降低的热导率可减少穿过木材的热传递，并由此抑制在此类冷却应用中的有效性。

在实施方案中，所公开的木材可以经调适用于各种应用，其中该材料的机械性质和热性质被调整为适合特定应用。例如，图10A示出了建筑结构1000，其中所公开的木材的实施方案可以用作结构1000的一个或多个外部部件。例如，木材可以形成屋顶1002、壁板1004或结构1000的任何其他部件的一部分。

当木材被设计为自支撑并提供隔离时，用于屋顶1002、壁板1004或其他部件的木材可以是经部分压制的脱木质素的木材，所述经部分压制的脱木质素的木材表现出热隔离性质和改善的机械强度的混合。当木材被设计成由其他结构支撑(例如，如下文关于图10B所述)时，用于屋顶1002、壁板1004或其他部件的木材可以是未压制或经最小压制(即，厚度减少小于20％)的脱木质素的木材，所述木材表现出卓越的热隔离，但是代价是较低的机械强度。当木材被设计成优化被动冷却时，用于屋顶1002、壁板1004或其他部件的木材可以是部分致密化的脱木质素的木材或致密化的脱木质素的木材，与未压制的脱木质素的木材相比，所述木材具有改善的热导率，从而允许来自与热源热连通的木材背侧的热量传递通过木材，以发射到天空。此外，致密化的木材的提高的拉伸强度和压缩强度可允许在没有单独的机械支撑的情况下将所述致密化的木材用作结构1000的外部部件。建筑结构1000中的木材，无论是未压制的、致密化的还是部分致密化的，都可具有这样的光学性质，所述光学性质作用以反射入射的太阳辐射1006，并由此最小化或至少减少由于太阳辐射1006的吸收而导致的对结构1000的加热。

在实施方案中，例如所公开的木材可形成复合结构1022，如图10B所示。例如，可以将各种公开的具有不同热性质或机械性质的木材组合在一起，或者可以将特定的木材与其他类型的材料组合以形成复合结构。如图10B所示，复合结构1022包括将内部环境1016与外部环境1018分开的多个层1010-1014。

例如，最外层1010可以由致密化的脱木质素的木材或部分致密化的脱木质素的木材形成，以提供结构支撑。脱木质素的木材的独特光学性质还可允许最外层1010有效地反射1020入射的太阳辐射1006，从而使由于太阳吸收引起的加热最小化并且潜在地提供如上所述的被动冷却。例如，最内层1014可以由部分致密化的脱木质素的木材形成，以提供结构支撑和隔离，并且中间层1012可以由最小致密化的(例如，<原始厚度的20％)的脱木质素的木材或未压制的脱木质素的木材形成，从而提供卓越的隔离，同时依靠外层1010和内层1014进行结构支撑。因此，可以将由太阳辐射1006引起的任何加热隔离到最外层1010，所述最外层1010可以通过被动冷却来冷却其自身，并且可以通过由中间层1012和内部层1014提供的多层隔离来有效地将内部环境1016与外部环境1018隔离。

根据一个或多个设想的实施方案，除了上面明确讨论的那些之外，复合结构1022的其他配置和材料选择也是可能的。例如，复合结构的各层的相对于树木生长方向206的取向可以彼此不同(例如，如以下关于图17A至图17C所述)。替代地或另外，木材可以与其他类型的材料(诸如天然木材、经加工的木材、已部分脱木质素和/或致密化的木材、干墙、金属或其他建筑材料)组合，以形成复合结构。

尽管在图10B中示出了仅三层，但是所公开的层数的实施方案不限于所示出的层数。相反，根据一个或多个设想的实施方案，两个或更多个层是可能的。例如，两个或更多个脱木质素的木材件1702a、1702b(其可以是木块、木片，或不同大小/形状的木材件)可以组合在一起以形成层压单元1704，所述层压单元1704本身可以与其他层压单元组合以形成多层层压体1706，如图17A至图17C所示。层压单元1704可以被设计为例如通过取向相应的木材方向206a、206b来增强下层木材的热性质和机械性质的各向异性，或者例如通过有意地横越木材方向206a、206b(如图17A至图17C所示)或提供木材方向206a、206b的随机取向来减小各向异性。

木材件1702a、1702b可以通过胶或环氧树脂或通过氢键键合而接合在一起。木材件1702a、1702b可以在压制以实现致密化之前接合在一起，或者在需要致密化时作为用于致密化的压制的一部分接合在一起，或者当不需要致密化时在脱木质素之后接合在一起。例如，在使用氢键键合的那些实施方案中，接合可包括在高压下将取向的件1702a、1702b压制在一起，类似于用于形成致密化的木材件的压制。在其他实施方案中，木材件的接合可以与压制相组合以使木材件致密化。因此，压制有效地压缩了每个木材件(即，产生了致密化的脱木质素的木材件)，并且导致在木材件的相对表面之间形成氢键。

尽管在图17A至图17C中未单独示出冲洗、干燥、预压改性、加湿和压后改性，但是应当理解，这些实施方案还可包括图1的方法100的特征。此外，尽管在图17A至图17C中示出了用于层压结构的特定数量的致密化的脱木质素的木材，但是根据一个或多个设想的实施方案，其他数量的致密化的脱木质素的木材也是可能的。

此外，层压单元1704可以由不同的木材与所公开的脱木质素的木材的组合形成。例如，层压体的一种组分可以是致密化的脱木质素的木材，第二组分可以是未压制的脱木质素的木材，并且第三组分可以是部分致密化的脱木质素的木材，诸如如上文关于图10B所描述的。在另一个实例中，层压体的一种组分可以是致密化的脱木质素的木材，并且另一种组分可以是天然木材、未压制的部分脱木质素的木材、或部分脱木质素的致密化的木材。根据一个或多个设想的实施方案，其他配置也是可能的。

此外，尽管在图17A至图17C中示出了矩形形状，但是根据一个或多个设想的实施方案，其他形状也是可能的。实际上，木片在被组合到层压结构中之前可能具有不规则的或不同的形状/大小。

在其他实施方案中，联接的木材件1702a、1702b的取向206a、206b可以相对于彼此成非正交的角度。因此，第一件1702a可以联接至第二件1702b，使得在平面图中第一件的取向方向206a仅与第二件的取向方向206b相交。另外，根据一个或多个设想的实施方案，除了图17A至图17C中所示的那些对齐和取向之外的其他对齐和取向也是可能的。在一些实施方案中，相邻片的取向可以被取向，例如以增强各向异性。

虽然图10A至图10B和图17A至图17C已经针对用于建筑物的结构部件进行了讨论，但是所公开的主题的实施方案不限于此。而是，所公开的木材可经调适用于建筑结构以外的多种应用，诸如但不限于包装、装饰品(例如，利用白色和下面的木质结构提供的独特视觉外观)，以及电气装置。

例如，图14示出了采用脱木质素的木材1402(无论是未压制的、部分致密化的，还是致密化的)作为用于支撑一个或多个电子部件1406的基板的电气装置1400。尤其是当脱木质素的木材1402已经经历了一定程度的致密化时，顶表面1404可以具有低表面粗糙度，例如10nm或更小，这允许电子部件1406直接形成在脱木质素的木材1402上。木材表面1404也是自然电绝缘的，从而允许在其上直接形成电子部件1406。替代地，可以在木材表面1404上形成中间层，以及在中间层上形成电子部件1406。因此，可以认为电路与脱木质素的木材集成在一起。例如，显示装置可以是形成建筑物中的墙壁的脱木质素的木材的组成部分。

电子部件1406可以包括晶体管、电容器、电阻器、电感器、电导体、电绝缘体和能量存储部件(例如，电池)中的一种或多种，并且可以形成一个或多个期望的电路。例如，电子部件1406可以形成显示装置。根据一个或多个实施方案，与所公开的脱木质素的木材集成在一起的其他电子装置也是可能的，包括但不限于集成传感器和输入/输出接口。

尽管上面的讨论集中于延伸方向206垂直于厚度方向(其中厚度t被认为是木材的最小尺寸)的木材，但是木材也可能具有不同的延伸方向206。例如，如图15所示，延伸方向206沿着(即，基本上平行于)厚度方向，并且基本上垂直于顶表面1502和底表面1504。因此，顶表面1502和底表面1504之间的轴向热导率408高于在平行于顶表面1502和底表面1504的平面中的横向热导率410。此类配置在某些应用中可为有利的，例如在被动冷却应用中，其中期望将热量从背表面1504传递到前表面1502以进行发射。

此外，延伸方向206的取向可相对于木材的外表面成除0°或90°以外的角度。例如，图16示出了这样的实例，其中木材1600具有相对于顶表面1602和底表面1604成非零角度的延伸方向206。当延伸方向206如图16或其他方面所示的角度时，用以实现致密化的压制502也可以相对于外表面(如图所示)或相对于延伸方向206(未示出)成角度，以促进纤维素纳米纤维的取向的重新取向。

在一个或多个第一实施方案中，一种结构包括第一天然木材件，所述第一天然木材件已经被化学处理以从所述天然木材中去除木质素，同时基本上保留了所述天然木材的基于纤维素的腔的结构。已通过所述化学处理去除了所述天然木材中的至少90％的所述木质素。

在第一实施方案或任何其他实施方案中，所述第一件中的所述木质素小于5重量％，小于或等于1重量％，或小于或等于0.6重量％。

在第一实施方案或任何其他实施方案中，所述第一件在所述腔的延伸方向上具有轴向热导率，并且在与所述腔的延伸方向垂直的方向上具有横向热导率，并且所述轴向热导率大于所述横向热导率。在第一实施方案或任何其他实施方案中，所述轴向热导率比所述横向热导率大至少两倍，所述轴向热导率比所述横向热导率大至少五倍，或者所述轴向热导率比所述横向热导率大至少十倍。在第一实施方案或任何其他实施方案中，所述横向热导率小于0.2W/m-K，小于0.1W/m-K，或小于0.05W/m-K。

在第一实施方案或任何其他实施方案中，所述第一件在8μm至13μm的波长范围内具有为至少0.8的发射率，或者在8μm至13μm的波长范围内具有为至少0.9的发射率。

在第一实施方案或任何其他实施方案中，所述第一件在400nm至1100nm的波长范围内具有小于或等于10％的吸光度，或在400nm至1100nm的波长范围内具有小于或等于8％的吸光度。

在第一实施方案或任何其他实施方案中，所述第一件在400-1100nm的波长范围内的第一发射率小于所述第一件在8-13μm的波长范围内的第二发射率。在第一实施方案或任何其他实施方案中，所述第二发射率是所述第一发射率的至少3倍、至少5倍、至少8倍，或至少10倍。在第一实施方案或任何其他实施方案中，所述第二发射率是至少0.8，并且所述第一发射率小于或等于0.1。

在第一实施方案或任何其他实施方案中，所述第一件中的纤维素纳米纤维基本上沿着所述腔的延伸方向取向。在第一实施方案或任何其他实施方案中，所述第一件在所述取向的纤维素纳米纤维之间具有纳米孔。在第一实施方案或任何其他实施方案中，所述第一件的所述基于纤维素的腔的内部体积是开放的或未阻塞的。

在第一实施方案或任何其他实施方案中，与所述化学处理之前的所述天然木材相比，所述第一件具有增大的柔性。在第一实施方案或任何其他实施方案中，所述第一件的弯曲半径比所述化学处理之前的所述天然木材的弯曲半径小至少两倍。

在第一实施方案或任何其他实施方案中，所述腔垂直于所述第一件的厚度方向延伸。在第一实施方案或任何其他实施方案中，所述腔在所述第一件的厚度方向上延伸。在第一实施方案或任何其他实施方案中，所述第一件在垂直于所述厚度方向的方向上的尺寸大于所述第一件在所述厚度方向上的厚度。

在第一实施方案或任何其他实施方案中，所述第一件的厚度小于或等于1mm。

在第一实施方案或任何其他实施方案中，所述第一件的所述经化学处理的木材已经在与所述腔的延伸方向交叉的第一方向上被压制，使得所述腔至少部分地塌陷。在第一实施方案或任何其他实施方案中，所述第一件在所述第一方向上的厚度与所述天然木材的厚度相比减小了不超过40％，或者与所述天然木材的厚度相比减小了不超过20％。在第一实施方案或任何其他实施方案中，所述第一件在所述第一方向上的厚度与所述天然木材的厚度相比减小了至少40％，或者与所述天然木材的厚度相比减小了至少80％。

在第一实施方案或任何其他实施方案中，与所述化学处理之前的所述天然木材相比，所述第一件具有增大的密度。在第一实施方案或任何其他实施方案中，所述第一件的密度比所述化学处理之前的所述天然木材的密度大至少两倍。

在第一实施方案或任何其他实施方案中，所述第一件的表面粗糙度为10nm或更小。

在第一实施方案或任何其他实施方案中，所述第一件的机械性质与所述化学处理之前的所述天然木材的机械性质相比得到了提高。在第一实施方案或任何其他实施方案中，所述第一件的比拉伸强度为至少200MPa-cm³/g、至少300MPa-cm³/g，或至少330MPa-cm³/g。

在第一实施方案或任何其他实施方案中，所述结构还包括第二天然木材件，所述第二天然木材件已经被化学处理以从所述天然木材中去除木质素，同时基本上保留了所述天然木材的基于纤维素的腔的结构。已通过所述化学处理去除了所述天然木材中至少90％的所述木质素，并且所述第一件和所述第二件沿面对表面彼此联接。所述第一件的腔的延伸方向与所述第二件的腔的延伸方向交叉。在第一实施方案或任何其他实施方案中，所述第一件的腔的延伸方向与所述第二件的腔的延伸方向正交。在第一实施方案或任何其他实施方案中，所述第一件和所述第二件通过氢键、胶和环氧树脂中的至少一种彼此联接。在第一实施方案或任何其他实施方案中，所述第一件和所述第二件中的每一种形成为平板、块、棒、条、空心形状、膜、厚度小于200μm的薄膜、木片，或木刨花。在第一实施方案或任何其他实施方案中，所述第一件和所述第二件的所述经化学处理的天然木材已在与其中的所述腔的相应延伸方向交叉的方向上被压制，使得所述腔至少部分地塌陷。

在第一实施方案或任何其他实施方案中，所述第一件基本上由所述经化学处理的天然木材组成。

在第一实施方案或任何其他实施方案中，所述第一件是疏水的。在第一实施方案或任何其他实施方案中，所述第一件表现出为至少90°的静态接触角，或者小于10°的动态接触角。在第一实施方案或任何其他实施方案中，所述第一件已经被化学处理为疏水的，并且所述化学处理包括以下物质中的至少一种：环氧树脂、硅油、聚氨酯、石蜡乳液、乙酸酐、十八烷基三氯硅烷(OTS)、1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷、氟树脂、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、甲基丙烯酰氧基甲基三甲基硅烷(MSi)、多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)、甲基硅醇钾(PMS)、十二烷基(三甲氧基)硅烷(DTMS)、六甲基二硅氧烷、二甲基二乙氧基硅烷、四乙氧基硅烷、甲基三氯硅烷、乙基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、三甲基氯硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚二烯丙基二甲基氯化铵(聚DADMAC)、甲基丙烯酸3-(三甲氧基甲硅烷基)丙酯(MPS)、疏水性硬脂酸、两亲氟化三嵌段叠氮化物共聚物、聚偏二氟乙烯和氟硅烷、正十二烷基三甲氧基硅烷，以及十二烷基硫酸钠。

在第一实施方案或任何其他实施方案中，所述第一件已经被化学处理以为耐候的或耐盐水的。在第一实施方案或任何其他实施方案中，所述用于实现耐候性或耐盐水性的化学处理包括以下物质中的至少一种：二甲基二硫代氨基甲酸铜(CDDC)、氨溶季胺铜(ACQ)、铬化砷酸铜(CCA)、氨溶砷酸铜锌(ACZA)、环烷酸铜、酸性铬酸铜、柠檬酸铜、铜唑、8-羟基喹啉铜，五氯苯酚、环烷酸锌、环烷酸铜、杂酚油、二氧化钛、丙环唑、戊唑醇、环丙唑醇、硼酸、硼砂、有机碘化物(IPBC)，以及Na₂B₈O₁₃·4H₂O。

在第一实施方案或任何其他实施方案中，所述结构还包括在所述第一件的一个或多个外表面上的涂层。在第一实施方案或任何其他实施方案中，所述涂层包括油基涂料、疏水性涂料、聚合物涂层，或耐火涂层。在第一实施方案或任何其他实施方案中，所述耐火涂层包含以下物质中的至少一种：氮化硼、蒙脱土、水滑石、二氧化硅(SiO₂)、硅酸钠、碳酸钙(CaCO₃)、氢氧化铝(Al(OH)₃)、氢氧化镁(Mg(OH)₂)、碳酸镁(MgCO₃)、硫酸铝、硫酸铁、硼酸锌、硼酸、硼砂、磷酸三苯酯(TPP)、三聚氰胺、聚氨酯、聚磷酸铵、磷酸酯、亚磷酸酯、磷酸铵、硫酸铵、膦酸酯、磷酸二铵(DAP)，磷酸二氢铵、磷酸一铵(MAP)、磷酸脒基脲(GUP)、磷酸二氢胍，以及五氧化二锑。

在第一实施方案或任何其他实施方案中，所述第一件是白色的。在第一实施方案或任何其他实施方案中，所述第一件已被染成除了白色以外的颜色。

在第一实施方案或任何其他实施方案中，所述结构还包括与所述第一件热连通的热源，并且所述第一件被暴露以将热量从所述热源辐射到天空。在第一实施方案或任何其他实施方案中，所述第一件的暴露的表面基本上平行于所述腔的延伸方向。

在第一实施方案或任何其他实施方案中，所述结构还包括形成在所述第一件的表面上方的电气部件。在第一实施方案或任何其他实施方案中，所述电气部件包括晶体管、电容器、电阻器和电感器中的至少一种。

在一个或多个第二实施方案中，结构是通过从天然木材件中去除至少90％的木质素，同时基本上保留基于纤维素的腔而形成的。

在一个或多个第三实施方案中，结构是通过从天然木材件中去除至少90％的木质素，同时基本上保留基于纤维素的腔，然后压制以使得所述腔至少部分地塌陷而形成的。

在第三实施方案或任何其他实施方案中，压制后所述件的厚度与所述天然木材的厚度相比减小了至少40％，或者与所述天然木材的厚度相比减小了至少80％。在第三实施方案或任何其他实施方案中，压制后所述件的厚度与所述天然木材的厚度相比减小了不超过40％，或与所述天然木材的厚度相比减小了不超过20％。

在第二实施方案、第三个实施方案或任何其他实施方案中，所述件具有小于或等于5重量％的在其中的木质素，或小于或等于1重量％的在其中的木质素。

在第二实施方案、第三实施方案或任何其他实施方案中，所述件具有各向异性热导率。

在第二实施方案、第三实施方案或任何其他实施方案中，所述件吸收太阳辐射的小于或等于10％，并且在大气传输窗中具有大于或等于90％的发射。

在第二实施方案、第三实施方案或任何其他实施方案中，所述件是疏水的。

在第二实施方案、第三实施方案或任何其他实施方案中，所述件与另一天然木材件联接在一起以形成层压体，所述另一天然木材件已从其中去除了至少90％的木质素。

在第二实施方案、第三实施方案或任何其他实施方案中，所述件是基本上白色的。

在一个或多个第四实施方案中，一种方法包括从天然木材件中去除至少90％的木质素，同时基本上保留所述天然木材的基于纤维素的腔，从而产生脱木质素的木材件。

在第四实施方案或任何其他实施方案中，所述脱木质素的木材是基本上白色的。

在第四实施方案或任何其他实施方案中，所述去除包括将所述天然木材件浸入化学溶液中，所述化学溶液包含以下物质中的至少一种：NaOH、Na₂S、NaHSO₃、SO₂,、H₂O、Na₂SO₃、蒽醌(AQ)、Na₂S_n(其中n为整数)、CH₃OH、C₂H₅OH、C₄H₉OH、HCOOH、NH₃、p-TsOH、NH₃-H₂O、H₂O₂、NaClO、NaClO₂、CH₃COOH(乙酸)、ClO₂，以及Cl₂。

在第四实施方案或任何其他实施方案中，所述去除包括将所述天然木材件浸入第一化学溶液中，然后浸入第二化学溶液中。在第四实施方案或任何其他实施方案中，所述第一化学溶液包含NaOH和Na₂SO₃的混合物，并且所述第二化学溶液包含H₂O₂。

在第四实施方案或任何其他实施方案中，所述方法还包括以下步骤中的至少一种：(a)在所述去除之后，通过冷冻干燥或临界点干燥来干燥所述脱木质素的木材件，使得所述基于纤维素的腔在横截面视图中保持开放或未阻塞；(b)在所述去除之后，冲洗所述脱木质素的木材以去除来自所述去除的残留化学物质；(c)在所述冲洗之后，干燥所述脱木质素的木材件；(d)在所述冲洗之后，将所述脱木质素的木材暴露于90％的相对湿度下达第一时间段；(e)压制所述脱木质素的木材；(f)在所述压制之前或之后，使所述木材经受疏水处理；(g)将所述脱木质素的木材染成不同于白色的颜色；(h)对所述脱木质素的木材进行化学处理，以使其为耐候的或耐盐水的；以及(i)涂覆所述脱木质素的木材的表面。

在第四实施方案或任何其他实施方案中，用于所述冲洗的溶液包含乙醇和去离子(DI)水中的至少一种。

在第四实施方案或任何其他实施方案中，所述压制使得所述木材的厚度减小介于0％与40％之间，或介于0％与20％之间，包括端值在内。在第四实施方案或任何其他实施方案中，所述压制使得所述木材的厚度减小至少40％，或至少80％。在第四实施方案或任何其他实施方案中，所述压制是在20-120℃的温度和0.5-10MPa的压力下执行的。在第四实施方案或任何其他实施方案中，在所述压制之前或期间，将微孔滤膜或滤纸设置在所述脱木质素的木材的表面上。在第四实施方案或任何其他实施方案中，所述压制是在与所述基于纤维素的腔的延伸方向交叉的方向上进行的。在第四实施方案或任何其他实施方案中，在所述压制之后，所述脱木质素的木材的表面粗糙度为10nm或更小。

在第四实施方案或任何其他实施方案中，所述疏水处理包括以下物质中的至少一种：环氧树脂、硅油、聚氨酯、石蜡乳液、乙酸酐、十八烷基三氯硅烷(OTS)、1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷、氟树脂、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、甲基丙烯酰氧基甲基三甲基硅烷(MSi)、多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)、甲基硅醇钾(PMS)、十二烷基(三甲氧基)硅烷(DTMS)、六甲基二硅氧烷、二甲基二乙氧基硅烷、四乙氧基硅烷、甲基三氯硅烷、乙基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、三甲基氯硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚二烯丙基二甲基氯化铵(聚DADMAC)、甲基丙烯酸3-(三甲氧基甲硅烷基)丙酯(MPS)、疏水性硬脂酸、两亲氟化三嵌段叠氮化物共聚物、聚偏二氟乙烯和氟硅烷、正十二烷基三甲氧基硅烷，以及十二烷基硫酸钠。

在第四实施方案或任何其他实施方案中，所述疏水处理是在所述压制之前执行的，并且包含1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷。

在第四实施方案或任何其他实施方案中，所述用于实现耐候性或耐盐水性的化学处理包括以下物质中的至少一种：二甲基二硫代氨基甲酸铜(CDDC)、氨溶季胺铜(ACQ)、铬化砷酸铜(CCA)、氨溶砷酸铜锌(ACZA)、环烷酸铜、酸性铬酸铜、柠檬酸铜、铜唑、8-羟基喹啉铜，五氯苯酚、环烷酸锌、环烷酸铜、杂酚油、二氧化钛、丙环唑、戊唑醇、环丙唑醇、硼酸、硼砂、有机碘化物(IPBC)，以及Na₂B₈O₁₃·4H₂O。

在第四实施方案或任何其他实施方案中，所述涂层包括油基涂料、疏水性涂料、聚合物涂层，或耐火涂层。

在第四实施方案或任何其他实施方案中，所述耐火涂层包含以下物质中的至少一种：氮化硼、蒙脱土、水滑石、二氧化硅(SiO₂)、硅酸钠、碳酸钙(CaCO₃)、氢氧化铝(Al(OH)₃)、氢氧化镁(Mg(OH)₂)、碳酸镁(MgCO₃)、硫酸铝、硫酸铁、硼酸锌、硼酸、硼砂、磷酸三苯酯(TPP)、三聚氰胺、聚氨酯、聚磷酸铵、磷酸酯、亚磷酸酯、磷酸铵、硫酸铵、膦酸酯、磷酸二铵(DAP)，磷酸二氢铵、磷酸一铵(MAP)、磷酸脒基脲(GUP)、磷酸二氢胍，以及五氧化二锑。

在第四实施方案或任何其他实施方案中，所述方法还包括设置所述脱木质素的木材件，使得其表面向天空辐射热量。在第四实施方案或任何其他实施方案中，所述表面基本上平行于所述腔的延伸方向。

在第四实施方案或任何其他实施方案中，所述方法还包括将所述脱木质素的木材件形成为建筑材料、包装材料、或其他结构材料。

在第四实施方案或任何其他实施方案中，所述方法还包括在所述脱木质素的木材件的表面上形成一个或多个电气部件。

在第四实施方案或任何其他实施方案中，所述方法还包括使用所述脱木质素的木材件辐射能量来冷却结构或环境。在第四实施方案或任何其他实施方案中，所述冷却是被动冷却。在第四实施方案或任何其他实施方案中，所述脱木质素的木材件在400-1100nm的波长范围内具有第一发射率并且在8-13μm的波长范围内具有第二发射率，并且所述第一发射率小于所述第二发射率。在第四实施方案或任何其他实施方案中，所述第二发射率是所述第一发射率的至少3倍、至少5倍、至少8倍，或至少10倍。在第四实施方案或任何其他实施方案中，所述第二发射率是至少0.8，并且所述第一发射率小于或等于0.1。

在第四实施方案或任何其他实施方案中，所述脱木质素的木材件辐射的能量超过其吸收的能量。在第四实施方案或任何其他实施方案中，所述脱木质素的木材件的热导率是各向异性的。在第四实施方案或任何其他实施方案中，所述脱木质素的木材件在平行于所述脱木质素的木材的暴露表面的方向上的热导率大于所述脱木质素的木材件在与所述暴露表面垂直的方向上的热导率。

在第四实施方案或任何其他实施方案中，所述方法还包括从另一天然木材件中去除至少90％的木质素，同时基本上保留所述天然木材的基于纤维素的腔，从而产生另一脱木质素的木材件，以及将所述脱木质素的木材件的表面与所述另一脱木质素的木材件的表面联接。在第四实施方案或任何其他实施方案中，所述脱木质素的木材件的腔的延伸方向与所述另一脱木质素的木材件的腔的延伸方向交叉。在第四实施方案或任何其他实施方案中，所述脱木质素的木材件与所述另一脱木质素的木材件通过氢键、胶和环氧树脂中的至少一种彼此联接。

在第四实施方案或任何其他实施方案中，所述方法包括在所述联接之前或之后，在与其中的所述腔的相应延伸方向交叉的方向上压制所述脱木质素的木材件和所述另一脱木质素的木材件，使得所述腔至少部分地塌陷。

在第一至第四实施方案或任何其他实施方案中，所述天然木材包括硬木、软木，或竹子。在第一至第四实施方案或任何其他实施方案中，所述天然木材包括椴木、橡木、白杨木、白蜡木、桤木、山杨木、轻木、山毛榉木、桦木、樱桃木、白胡桃木、栗木、黄檀木、榆木、山胡桃木、枫木、橡木、紫檀木、李木、核桃木、柳木、黄杨木、落羽松木、杉木、柏木、花旗松木、冷杉木、铁杉木、落叶松木、松木、红木、云杉木、美洲落叶松木、刺柏木，或紫杉木。

在一个或多个第五实施方案中，主动或被动冷却装置包括根据第一至第四实施方案中的任一项或任何其他实施方案所述的结构。

在一个或多个第六实施方案中，隔离材料包括根据第一至第五实施方案中的任一项或任何其他实施方案所述的结构。

在一个或多个第七实施方案中，电子装置包括根据第一至第六实施方案中的任一项或任何其他实施方案的结构。在第七实施方案或任何其他实施方案中，至少一个电气部件形成在所述结构的表面上方。在第七实施方案或任何其他实施方案中，所述电子装置被构造为显示面板。

在一个或多个第八实施方案中，包装材料包括根据第一至第七实施方案中的任一项或任何其他实施方案的结构。

在一个或多个第九实施方案中，建筑材料包括根据第一至第八实施方案中的任一项或任何其他实施方案的结构。在第九实施方案或任何其他实施方案中，所述建筑材料被构造为建筑物的外表面。在第九实施方案或任何其他实施方案中，所述外表面是所述建筑物的屋顶和壁板中的至少一种。

在一个或多个第十实施方案中，所述材料包括根据第一至第九实施方案中的任一项或任何其他实施方案的结构。在第十实施方案或任何其他实施方案中，所述材料形成为汽车、火车、卡车、飞机、轮船、船舶或任何其他运输工具、车辆或交通工具、仓库、工厂、办公楼、谷仓、住宅或任何其他建筑物或结构的内部或外部部件。在第十实施方案或任何其他实施方案中，所述材料形成为以下项的一部分：容器、盒子、或装运条板箱；显示器、装饰品、窗框、画框、门或门框、桌子、书桌、椅子、橱柜、衣柜、床，或任何其他件家具或家居家家饰；桥梁、船坞、甲板或平台；乐器；防护罩、防爆屏蔽件或其他防护装置；工具、运动设备，或运动用品。

在本申请中，除非另有明确说明，否则单数的使用包括复数，并且“或”和“和”的单独使用包括另一种，即“和/或”。此外，使用术语“包含”或“具有”以及其他形式(诸如“包含”、“含有”或“具有”)旨在具有与“包括”相同的效应，因此不应被理解为限制。

本文所述的任何范围将被理解为包括端点以及端点之间的所有值。除非另有明确说明，否则每当“实质上”、“大约”、“基本上”、“接近”或类似语言与特定值组合使用时，意指该值的至多且包括10％的变化。

在一些情况下，前述描述适用于实验室中生成的实例，但是这些实例可以扩展到生产技术。因此，在数量和技术适用于实验室实例的情况下，不应将它们理解为限制性的。

因此，显而易见的是根据本公开提供了脱木质素的木材，及其制造方法及用途。本公开实现了许多替代、改性和变化。尽管已经示出并详细描述了具体实例以说明本发明原理的应用，但是应当理解，在不背离此类原理的情况下，可以以其他方式实施本发明。例如，所公开的特征可以被组合、重新排列、省略等，以产生附加的实施方案，而某些公开的特征有时可以在没有相应使用其他特征的情况下有利地使用。因此，申请人旨在包含在本发明的精神和范围内的所有此类替代、修改、等同物和变化。

Claims

1.结构，所述结构包括：

第一天然木材件，所述第一天然木材件已经被化学处理以从所述天然木材中去除木质素，同时基本上保留了所述天然木材的基于纤维素的腔的结构，

其中通过所述化学处理已去除所述天然木材中的至少90％的所述木质素。

2.根据权利要求1所述的结构，其中所述第一件中的所述木质素小于5重量％。

3.根据权利要求2所述的结构，其中所述第一件中的所述木质素小于或等于1重量％。

4.根据权利要求1所述的结构，

其中所述第一件在所述腔的延伸方向上具有轴向热导率，并且在与所述腔的延伸方向垂直的方向上具有横向热导率，并且

所述轴向热导率大于所述横向热导率。

5.根据权利要求4所述的结构，其中所述轴向热导率比所述横向热导率大至少两倍。

6.根据权利要求5所述的结构，其中所述轴向热导率比所述横向热导率大至少五倍。

7.根据权利要求6所述的结构，其中所述轴向热导率比所述横向热导率大至少十倍。

8.根据权利要求4所述的结构，其中所述横向热导率小于0.2W/m-K。

9.根据权利要求8所述的结构，其中所述横向热导率小于0.1W/m-K。

10.根据权利要求9所述的结构，其中所述横向热导率小于0.05W/m-K。

11.根据权利要求1所述的结构，其中所述第一件在8μm至13μm的波长范围内具有至少0.8的发射率。

12.根据权利要求11所述的结构，其中所述发射率在8μm至13μm的波长范围内为至少0.9。

13.根据权利要求1所述的结构，其中所述第一件在400nm至1100nm的波长范围内具有小于或等于10％的吸光度。

14.根据权利要求13所述的结构，其中所述吸光度小于或等于8％。

15.根据权利要求1所述的结构，其中所述第一件在400-1100nm的波长范围内的第一发射率小于所述第一件在8-13μm的波长范围内的第二发射率。

16.根据权利要求15所述的结构，其中所述第二发射率是所述第一发射率的至少10倍。

17.根据权利要求15所述的结构，其中所述第二发射率为至少0.8，并且所述第一发射率小于或等于0.1。

18.根据权利要求1所述的结构，其中所述第一件中的纤维素纳米纤维基本上沿着所述腔的延伸方向取向。

19.根据权利要求18所述的结构，其中所述第一件在所述取向的纤维素纳米纤维之间具有纳米孔。

20.根据权利要求1所述的结构，其中所述第一件的基于纤维素的腔的内部体积是开放的或未被阻塞的。

21.根据权利要求1所述的结构，其中与所述化学处理之前的所述天然木材相比，所述第一件具有增大的柔性。

22.根据权利要求1所述的结构，其中所述第一件的弯曲半径比所述化学处理之前的所述天然木材的弯曲半径小至少两倍。

23.根据权利要求1所述的结构，其中所述腔在垂直于所述第一件的厚度方向延伸。

24.根据权利要求1所述的结构，其中所述腔在所述第一件的厚度方向上延伸。

25.根据权利要求23或权利要求24所述的结构，其中所述第一件在垂直于所述厚度方向的方向上的尺寸大于所述第一件在所述厚度方向上的厚度。

26.根据权利要求1所述的结构，其中所述第一件的厚度小于或等于1mm。

27.根据权利要求1所述的结构，其中所述第一件的所述经化学处理的木材已经在与所述腔的延伸方向交叉的第一方向上被压制，使得所述腔至少部分地塌陷。

28.根据权利要求27所述的结构，其中所述第一件在所述第一方向上的厚度与所述天然木材的厚度相比减小了不超过40％。

29.根据权利要求28所述的结构，其中所述第一件的所述厚度与所述天然木材的厚度相比减小了不超过20％。

30.根据权利要求27所述的结构，其中所述第一件在所述第一方向上的厚度与所述天然木材的厚度相比减小了至少40％。

31.根据权利要求30所述的结构，其中所述第一件的所述厚度与所述天然木材的厚度相比减小了至少80％。

32.根据权利要求29所述的结构，其中与所述化学处理之前的所述天然木材相比，所述第一件具有增大的密度。

33.根据权利要求32所述的结构，其中所述第一件的密度比所述化学处理之前的所述天然木材的密度大至少两倍。

34.根据权利要求29所述的结构，其中所述第一件的表面粗糙度为10nm或更小。

35.根据权利要求1所述的结构，其中所述第一件的机械性质与所述化学处理之前的所述天然木材的机械性质相比是提高的。

36.根据权利要求35所述的结构，其中所述第一件的比拉伸强度为至少200MPa-cm³/g。

37.根据权利要求36所述的结构，其中所述第一件的比拉伸强度为至少300MPa-cm³/g。

38.根据权利要求37所述的结构，其中所述第一件的比拉伸强度为至少330MPa-cm³/g。

39.根据权利要求1所述的结构，所述结构还包括：

第二天然木材件，所述第二天然木材件已经被化学处理以从所述天然木材中去除木质素，同时基本上保留了所述天然木材的基于纤维素的腔的结构，通过所述化学处理已去除所述天然木材中至少90％的所述木质素，

其中所述第一件和所述第二件沿着相对表面彼此联接，并且

所述第一件的腔的延伸方向与所述第二件的腔的延伸方向交叉。

40.根据权利要求39所述的结构，其中所述第一件的腔的延伸方向与所述第二件的腔的延伸方向正交。

41.根据权利要求39所述的结构，其中所述第一件和所述第二件通过氢键、胶和环氧树脂中的至少一种彼此联接。

42.根据权利要求39所述的结构，其中所述第一件和所述第二件中的每一种形成为平板、块、棒、条、空心形状、膜、厚度小于200μm的薄膜、木片，或木刨花。

43.根据权利要求39所述的结构，其中所述第一件和所述第二件的经化学处理的天然木材已在与其中的所述腔的相应延伸方向交叉的方向上被压制，使得所述腔至少部分地塌陷。

44.根据权利要求1所述的结构，其中所述第一件基本上由所述经化学处理的天然木材组成。

45.根据权利要求1所述的结构，其中所述第一件是疏水的。

46.根据权利要求45所述的结构，其中所述第一件表现出为至少90°的静态接触角，或者小于10°的动态接触角。

47.根据权利要求45所述的结构，其中所述第一件已经被化学处理为疏水的，并且所述化学处理包括以下物质中的至少一种：环氧树脂、硅油、聚氨酯、石蜡乳液、乙酸酐、十八烷基三氯硅烷(OTS)、1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷、氟树脂、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、甲基丙烯酰氧基甲基三甲基硅烷(MSi)、多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)、甲基硅醇钾(PMS)、十二烷基(三甲氧基)硅烷(DTMS)、六甲基二硅氧烷、二甲基二乙氧基硅烷、四乙氧基硅烷、甲基三氯硅烷、乙基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、三甲基氯硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚二烯丙基二甲基氯化铵(聚DADMAC)、甲基丙烯酸3-(三甲氧基甲硅烷基)丙酯(MPS)、疏水性硬脂酸、两亲氟化三嵌段叠氮化物共聚物、聚偏二氟乙烯和氟硅烷、正十二烷基三甲氧基硅烷，以及十二烷基硫酸钠。

48.根据权利要求1所述的结构，其中所述第一件已经被化学处理是耐候的或耐盐水的。

49.根据权利要求48所述的结构，其中所述用于耐候的或耐盐水的化学处理包括以下物质中的至少一种：二甲基二硫代氨基甲酸铜(CDDC)、氨溶季胺铜(ACQ)、铬化砷酸铜(CCA)、氨溶砷酸铜锌(ACZA)、环烷酸铜、酸性铬酸铜、柠檬酸铜、铜唑、8-羟基喹啉铜，五氯苯酚、环烷酸锌、环烷酸铜、杂酚油、二氧化钛、丙环唑、戊唑醇、环丙唑醇、硼酸、硼砂、有机碘化物(IPBC)，以及Na₂B₈O₁₃·4H₂O。

50.根据权利要求1所述的结构，所述结构还包括在所述第一件的一个或多个外表面上的涂层。

51.根据权利要求50所述的结构，其中所述涂层包括油基涂料、疏水性涂料、聚合物涂层，或耐火涂层。

52.根据权利要求51所述的结构，其中所述耐火涂层包含以下物质中的至少一种：氮化硼、蒙脱土、水滑石、二氧化硅(SiO₂)、硅酸钠、碳酸钙(CaCO₃)、氢氧化铝(Al(OH)₃)、氢氧化镁(Mg(OH)₂)、碳酸镁(MgCO₃)、硫酸铝、硫酸铁、硼酸锌、硼酸、硼砂、磷酸三苯酯(TPP)、三聚氰胺、聚氨酯、聚磷酸铵、磷酸酯、亚磷酸酯、磷酸铵、硫酸铵、膦酸酯、磷酸二铵(DAP)，磷酸二氢铵、磷酸一铵(MAP)、磷酸脒基脲(GUP)、磷酸二氢胍，以及五氧化二锑。

53.根据权利要求1所述的结构，其中所述第一件是白色的。

54.根据权利要求1所述的结构，其中所述第一件已被染成除了白色以外的颜色。

55.根据权利要求1所述的结构，所述结构还包括与所述第一件热连通的热源，其中所述第一件被暴露以将热量从所述热源辐射到天空。

56.根据权利要求55所述的结构，其中所述第一件的暴露的表面基本上平行于所述腔的延伸方向。

57.根据权利要求1所述的结构，所述结构还包括在所述第一件的表面上方形成的电气部件。

58.根据权利要求57所述的结构，其中所述电气部件包括晶体管、电容器、电阻器和电感器中的至少一种。

59.结构，所述结构通过从天然木材件中去除至少90％的木质素，同时基本上保留基于纤维素的腔而形成。

60.结构，所述结构通过从天然木材件中去除至少90％的木质素，同时基本上保留基于纤维素的腔，然后压制以使得所述腔至少部分地塌陷而形成。

61.根据权利要求60所述的结构，其中压制后所述件的厚度与所述天然木材的厚度相比减小了至少40％，或者与所述天然木材的厚度相比减小了至少80％。

62.根据权利要求60所述的结构，其中压制后所述件的厚度与所述天然木材的厚度相比减小了不超过40％，或与所述天然木材的厚度相比减小了不超过20％。

63.根据权利要求59-62中任一项所述的结构，其中所述件具有小于或等于5重量％的在其中的木质素，或者小于或等于1重量％的在其中的木质素。

64.根据权利要求59-63中任一项所述的结构，其中所述件具有各向异性热导率。

65.根据权利要求59-64中任一项所述的结构，其中所述件吸收小于或等于10％的太阳辐射，并且在大气传输窗中具有大于或等于90％的发射。

66.根据权利要求59-65中任一项所述的结构，其中所述件是疏水的。

67.根据权利要求59-66中任一项所述的结构，其中所述件与另一天然木材件联接在一起以形成层压体，所述另一天然木材件已从其中去除了至少90％的木质素。

68.根据权利要求59-67中任一项所述的结构，其中所述件是基本上白色的。

69.方法，所述方法包括从天然木材件中去除至少90％的木质素，同时基本上保留所述天然木材的基于纤维素的腔，从而产生脱木质素的木材件。

70.根据权利要求69所述的方法，其中所述脱木质素的木材是基本上白色的。

71.根据权利要求69所述的方法，其中所述去除包括将所述天然木材件浸入化学溶液中，所述化学溶液包含以下物质中的至少一种：NaOH、Na₂S、NaHSO₃、SO₂,、H₂O、Na₂SO₃、蒽醌(AQ)、Na₂S_n(其中n为整数)、CH₃OH、C₂H₅OH、C₄H₉OH、HCOOH、NH₃、p-TsOH、NH₃-H₂O、H₂O₂、NaClO、NaClO₂、CH₃COOH(乙酸)、ClO₂，以及Cl₂。

72.根据权利要求69所述的方法，其中所述去除包括将所述天然木材件浸入第一化学溶液中，然后浸入第二化学溶液中。

73.根据权利要求72所述的方法，其中所述第一化学溶液包含NaOH和Na₂SO₃的混合物，并且所述第二化学溶液包含H₂O₂。

74.根据权利要求69所述的方法，所述方法还包括在所述去除之后，通过冷冻干燥或临界点干燥来干燥所述脱木质素的木材件，使得所述基于纤维素的腔在横截面视图中保持开放或未被阻塞。

75.根据权利要求69所述的方法，所述方法还包括在所述去除之后，冲洗所述脱木质素的木材以去除来自所述去除的残留化学物质。

76.根据权利要求75所述的方法，其中用于所述冲洗的溶液包含乙醇和去离子(DI)水中的至少一种。

77.根据权利要求75所述的方法，所述方法还包括在所述冲洗之后，干燥所述脱木质素的木材件。

78.根据权利要求75所述的方法，所述方法还包括在所述冲洗之后，将所述脱木质素的木材暴露于90％的相对湿度下经过第一时间段。

79.根据权利要求69所述的方法，所述方法还包括压制所述脱木质素的木材。

80.根据权利要求79所述的方法，其中所述压制使得所述木材的厚度减小介于0％与40％之间，或介于0％与20％之间，包括端值在内。

81.根据权利要求79所述的方法，其中所述压制使得所述木材的厚度减小至少40％。

82.根据权利要求79所述的方法，其中所述压制使得所述木材的厚度减小至少80％。

83.根据权利要求79所述的方法，其中所述压制是在20-120℃的温度和0.5-10MPa的压力下进行的。

84.根据权利要求79所述的方法，其中在所述压制之前或期间，将微孔滤膜或滤纸设置在所述脱木质素的木材的表面上。

85.根据权利要求79所述的方法，所述方法还包括在所述压制之前或之后，使所述木材经受疏水处理。

86.根据权利要求85所述的方法，其中所述疏水处理包括以下物质中的至少一种：环氧树脂、硅油、聚氨酯、石蜡乳液、乙酸酐、十八烷基三氯硅烷(OTS)、1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷、氟树脂、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、甲基丙烯酰氧基甲基三甲基硅烷(MSi)、多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)、甲基硅醇钾(PMS)、十二烷基(三甲氧基)硅烷(DTMS)、六甲基二硅氧烷、二甲基二乙氧基硅烷、四乙氧基硅烷、甲基三氯硅烷、乙基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、三甲基氯硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚二烯丙基二甲基氯化铵(聚DADMAC)、甲基丙烯酸3-(三甲氧基甲硅烷基)丙酯(MPS)、疏水性硬脂酸、两亲氟化三嵌段叠氮化物共聚物、聚偏二氟乙烯和氟硅烷、正十二烷基三甲氧基硅烷，以及十二烷基硫酸钠。

87.根据权利要求86所述的方法，其中所述疏水处理是在所述压制之前进行的，并且包含1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷。

88.根据权利要求79所述的方法，其中所述压制是在与所述基于纤维素的腔的延伸方向交叉的方向上进行的。

89.根据权利要求79所述的方法，其中在所述压制之后，所述脱木质素的木材的表面粗糙度为10nm或更小。

90.根据权利要求69所述的方法，所述方法还包括以下步骤中的至少一个：

将所述脱木质素的木材染成不同于白色的颜色；

对所述脱木质素的木材进行化学处理，以使其为耐候的或耐盐水的；以及

涂覆所述脱木质素的木材的表面。

91.根据权利要求90所述的方法，其中所述用于耐候的或耐盐水的化学处理包括以下物质中的至少一种：二甲基二硫代氨基甲酸铜(CDDC)、氨溶季胺铜(ACQ)、铬化砷酸铜(CCA)、氨溶砷酸铜锌(ACZA)、环烷酸铜、酸性铬酸铜、柠檬酸铜、铜唑、8-羟基喹啉铜，五氯苯酚、环烷酸锌、环烷酸铜、杂酚油、二氧化钛、丙环唑、戊唑醇、环丙唑醇、硼酸、硼砂、有机碘化物(IPBC)，以及Na₂B₈O₁₃·4H₂O。

92.根据权利要求90所述的方法，其中所述涂层包括油基涂料、疏水性涂料、聚合物涂层，或耐火涂层，并且

所述耐火涂层包含以下物质中的至少一种：氮化硼、蒙脱土、水滑石、二氧化硅(SiO₂)、硅酸钠、碳酸钙(CaCO₃)、氢氧化铝(Al(OH)₃)、氢氧化镁(Mg(OH)₂)、碳酸镁(MgCO₃)、硫酸铝、硫酸铁、硼酸锌、硼酸、硼砂、磷酸三苯酯(TPP)、三聚氰胺、聚氨酯、聚磷酸铵、磷酸酯、亚磷酸酯、磷酸铵、硫酸铵、膦酸酯、磷酸二铵(DAP)，磷酸二氢铵、磷酸一铵(MAP)、磷酸脒基脲(GUP)、磷酸二氢胍，以及五氧化二锑。

93.根据权利要求69所述的方法，所述方法还包括设置所述脱木质素的木材件，使得其表面向天空辐射热量。

94.根据权利要求93所述的方法，其中所述表面基本上平行于所述腔的延伸方向。

95.根据权利要求69所述的方法，所述方法还包括将所述脱木质素的木材件形成为建筑材料、包装材料、或其他结构材料。

96.根据权利要求69所述的方法，所述方法还包括在所述脱木质素的木材件的表面上形成一个或多个电气部件。

97.根据权利要求69所述的方法，所述方法还包括使用所述脱木质素的木材件以辐射能量来冷却结构或环境。

98.根据权利要求97所述的方法，其中所述冷却是被动冷却。

99.根据权利要求97所述的方法，其中所述脱木质素的木材件在400-1100nm的波长范围内具有第一发射率并且在8-13μm的波长范围内具有第二发射率，并且所述第一发射率小于所述第二发射率。

100.根据权利要求99所述的方法，其中所述第二发射率是所述第一发射率的至少10倍。

101.根据权利要求100所述的方法，其中所述第二发射率为至少0.8，并且所述第一发射率小于或等于0.1。

102.根据权利要求97所述的方法，其中所述脱木质素的木材件辐射的能量大于其吸收的能量。

103.根据权利要求69所述的方法，其中所述脱木质素的木材件的热导率是各向异性的。

104.根据权利要求103所述的方法，其中所述脱木质素的木材件在平行于所述脱木质素的木材的暴露表面的方向上的热导率大于所述脱木质素的木材件在垂直于所述暴露表面的方向上的热导率。

105.根据权利要求69所述的方法，所述方法还包括：

从另一天然木材件中去除至少90％的木质素，同时基本上保留所述天然木材的基于纤维素的腔，从而产生另一脱木质素的木材件，以及

将所述脱木质素的木材件的表面与所述另一脱木质素的木材件的表面联接。

106.根据权利要求105所述的方法，其中所述脱木质素的木材件的腔的延伸方向与所述另一脱木质素的木材件的腔的延伸方向交叉。

107.根据权利要求105所述的方法，其中所述脱木质素的木材件与所述另一脱木质素的木材件通过氢键、胶和环氧树脂中的至少一种彼此联接。

108.根据权利要求105所述的方法，所述方法还包括在所述联接之前或之后，在与其中的所述腔的相应延伸方向交叉的方向上压制所述脱木质素的木材件和所述另一脱木质素的木材件，使得所述腔至少部分地塌陷。

109.根据权利要求1-24和26-62中任一项所述的结构，或根据权利要求69-108中任一项所述的方法，其中所述天然木材包括硬木、软木，或竹子。

110.根据权利要求1-24和26-62中任一项所述的结构，或根据权利要求69-108中任一项所述的方法，其中所述天然木材包括椴木、橡木、白杨木、白蜡木、桤木、山杨木、轻木、山毛榉木、桦木、樱桃木、白胡桃木、栗木、黄檀木、榆木、山胡桃木、枫木、橡木、紫檀木、李木、核桃木、柳木、黄杨木、落羽松木、杉木、柏木、花旗松木、冷杉木、铁杉木、落叶松木、松木、红木、云杉木、美洲落叶松木、刺柏木，或紫杉木。

111.主动冷却装置或被动冷却装置，所述主动冷却装置或被动冷却装置包括根据权利要求1-24和26-62中任一项所述的结构或通过根据权利要求69-108中任一项所述的方法形成的结构。

112.隔离材料，所述隔离材料包括根据权利要求1-24和26-62中任一项所述的结构或通过根据权利要求69-108中任一项所述的方法形成的结构。

113.电子装置，所述电子装置包括：

根据权利要求1-24和26-62中任一项所述的结构或通过根据权利要求69-108中任一项所述的方法形成的结构，以及

至少一个电气部件，所述至少一个电气部件在所述结构的表面上方形成。

114.根据权利要求113所述的电子装置，其中所述电子装置被构造为显示面板。

115.包装材料，所述包装材料包括根据权利要求1-24和26-62中任一项所述的结构或通过根据权利要求69-108中任一项所述的方法形成的结构。

116.建筑材料，所述建筑材料包括根据权利要求1-24和26-62中任一项所述的结构或通过根据权利要求69-108中任一项所述的方法形成的结构。

117.根据权利要求116所述的建筑材料，其中所述建筑材料被构造为建筑物的外表面。

118.根据权利要求117所述的建筑材料，其中所述外表面是所述建筑物的屋顶和壁板中的至少一种。

119.材料，所述材料包括：

根据权利要求1至24中任一项所述的结构；

根据权利要求26至62中任一项所述的结构；或者

通过根据权利要求69-108中任一项所述的方法形成的结构。

120.根据权利要求119所述的材料，其中所述材料被形成作为汽车、火车、卡车、飞机、轮船、船舶或任何其他运输工具、车辆或交通工具的内部或外部部件。

121.根据权利要求119所述的材料，其中所述材料形成为容器、盒子或装运条板箱的一部分。

122.根据权利要求119所述的材料，其中所述材料形成为仓库、工厂、办公楼、谷仓、住宅或任何其他建筑物或结构的内部或外部部件。

123.根据权利要求119所述的材料，其中所述材料形成为显示器、装饰品、窗框、画框、门或门框、桌子、书桌、椅子、橱柜、衣柜、床，或任何其他件家具或家居家家饰的一部分。

124.根据权利要求119所述的材料，其中所述材料形成桥梁、船坞、甲板或平台的一部分。

125.根据权利要求119所述的材料，其中所述材料形成乐器的一部分。

126.根据权利要求119所述的材料，其中所述材料形成防护罩、防爆屏蔽件或其他保护性装置的一部分。

127.根据权利要求119所述的材料，其中所述材料形成工具、运动设备或运动用品的一部分。