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　　木材由裸子植物和被子植物的樹木產生，具有豐富的生物多樣性。樹木生長是一個復雜而協凋的生物化學過程，通過光能利用二氧化碳、水分和礦物等使自身發育成一個粗大的有機體，木材就是樹木營養生長的主要產物。木材的形成是吸收二氧化碳、固碳并釋放氧氣的過程，有利于改善生態環境。　　
　　木材作為傳統的材料，一直為人類所利用。隨著自然資源和人類需求發生變化和科學技術的進步，木材利用方式從原始的原木逐漸發展到鋸材、單板、刨花、纖維和化學成分的利用，形成了一個龐大的新型木質材料家族，如腔合板、刨花板、纖維板、單板層積材、集成材、重組木、定向刨花板、重組裝飾薄木等木質重組材料，以及石膏刨花板、水泥刨花板、木／塑復合材料、木材／金屬復合材料、木質導電材料和木材陶瓷等木基復合材料。 
　　木質材料在建筑、家具、包裝、鐵路等領域發揮著巨大的作用。在不可再生資源日益枯竭、人類社會正在走向可持續發展的今天，木材以其特有的固碳、可再生、可自然降解、美觀和凋節室內環境等天然屬性，以及強度-重量比高和加工能耗小等加工利用特性，將為社會的可恃續發展做出顯著貢獻。與其他材料相比，木材具有多孔性、各向異性、濕脹干縮性、燃燒性和生物降解性等獨特性質，如何更好地利用這些特性和最大限度地限制其副作用，是木材科學家和工程技術專家長期努力解決的主要問題。近年來林學家也積極參與木材科學研究，從樹木的遺傳學角度認識和改良木材的基本特性。

－、木質材料的研究現狀
　　木質材料的研究開發與資源、經濟和環境的發展密切相關，木材學、木材化學加工學、木制品先進制造技術、木基復合材料、木質重組材料、木質生態環境材料和木結構工程學等研究領域比較活躍。
　　1.木材學
木材學主要是用生物學理論研究樹木生長的技術問題，重點研究木材材質、材性與生物形成和加工利用的關系。在提高木材形成速度的基礎上，重點研究分子遺傳標記、木素基因轉移、木素形成基因分離和克隆、木材主要性質的基因定位、木材纖維分子數量遺傳學等遺傳改良技術，提高木材基本性質的遺傳穩定性；研究樹木立地條件、初植密度、施肥、間伐、修枝等樹木生長改良條件對木材性質和質量的影響；研究木材生長應力的形成和釋放；以及研究開發立木染色和方形樹的培育技術。
　　隨著木材資源從以天然林為主向人工林轉變，竹材、藤材和其他禾本、草本植物資源已成為木材資源的重要補充，因此，必須運用先進的科學理論和方法，深入研究木材的微觀結構、成分及其與性能的關系，為開發新的生物材料奠定科學基礎。重點研究領域有：人工林木材的幼齡材與天然林木材的成熟材的比較生物學、比較解剖學、比較物理學、比較化學和比較力學；植物材料的基本特性與細胞璧超微結構的關系；與藻類、菌類細胞壁的形成和分解有關的各種酶的分布和調節；定量化研究木材植物組織特征；木材生物活性物質的抗菌性、抗蟲性、抗癌性、香味，對動物的生理作用和藥理作用，對無機礦物材料的促凝和緩凝作用，可生物降解性。如用熱成像方法研究木材應力-應變分布、水分-應變的關系以及木質材料均勻性；用非線性理論研究木材流體流動機理；用輥壓／水壓和熱定型技術，對軟質木材進行硬化定型處理；用計算機視覺技術對木材分等級、檢測木材表面質量和缺陷；開發無損檢測技術，提高變異性較大的木材的使用安全性；用ｘ射線成像方法檢測木材蟲害程度和防蟲效果；用動力學方法檢測木材的彈性力學性質；用紅外線檢測方法監測城市古樹的穩定性等。 
　　2.木材化學加工學
　　木材化學處理方法研究特別注重安全性和經濟性，綜合考慮毒性、效力、溶解性和適用性，從木材的使用前處理延伸到加工前處理和使用后修復。重點研究的領域有：無毒抗流失硼制劑的固著性，開發快速透人型低有機揮發物的水基殺蟲劑和殺菌劑（膏劑、乳液、硼棒、蒸氣等形式）；研究透氣性木材涂料；提煉并合成木材天然防腐劑；引人生物防護技術，研究木材共生菌對木腐菌的抑制作用；木質防火材料從難燃擴大到準不燃。 
木材化學利用技術擴展到氣化、液化、塑化、化學改性、漂白、染色，以及木材成分的利用及非木材植物材料的利用。重點研究植物高分子的結構和物理性能的關系；酶在植物材料轉換中的作用；纖維素和木素均為碳水化合物，將大分子裂解為人體酶可降解的小分子，有可能開發出新的木本飼料；將木素進行堿抽提和酸中和后，可以制取木素碳纖維（圖1）；用強酸、酚類或多烴基醇使木材液化，可以充分利用廢棄木材，其產物可以作為多涇基化合物直接制蚤新的可生物降解的泡沫材料和酚醛樹脂，部分取代石油產品，具有可生物降解的優點。
　　3.木制品先進制造技術
　　木制品先進制造技術在傳統的木材機械加工學基礎上，不斷吸收機械、電子、信息及現代化管理技術等領域的成果，學科延伸擴大到木制品產品設計、制造、生產、檢測、管理和服務等全過程，廣泛采用機器人、計算機輔助設計、計算機輔助制造、計算機數控加工中心、敏捷制造技術、柔性生產技術等先進制造技術。以計算機支持的仿真技術為前提，對木制品的設計、加工、裝配等全過程進行統一建模。在產品設計階段，實時、并行地模擬出產品末來的制造全過程及其對產品設計的影響，預測產品的性能、產品生產技術、產品的可制造性，從而更有效、更經濟、柔性靈活地組織生產，使工廠和車間的設計與布局更合理、更有效，以達到產品的開發周期和成本的最小化、產品設計質量的最優化和生產效率最高化。采用計算機數控技術、機器人技術和邏輯過程控制技術的木制品柔性生產技術，60ｍｉｎ內可改變設計樣式，6天內可推出新產品，對滿足末來市場多樣化和個性化消費對小批量多品種產品的需耍具有重要意義。 
　　4.木基復合材料學
　　木材是天然材料，使用范圍受自身物理力學性質的限制。木板、木條、單板、刨花或纖維等木材組元與有機高分子、無機非金屬或金屬等增強體或功能體復合組成木基復合材料，包括木材／橡膠層積復合地板、木材單板／玻璃纖維／鋁三元復臺材料、石膏刨花板、水泥刨花板、木纖維／合成纖維復禽材料、注塑型木粉／塑料復合材料（圖2）、、木質導電材料和木材陶瓷等。這些木基復合材料具有原始木刺（沁ｇｉ.ｗ。。ｄ）所不具備的新的物理力學性能。當前的研究重點是木基復合材料的成分、結構、工藝、性質和行為之間的關系以及界面特性，按照產品最終用途要求的性能進行材料設計和制造。
　　研究開發木塑復合材料，如合成高分子／木粉（木材纖維、木材刨花、木材單板）等復合材料的目標是降低成本、增加柔性和可循環利用性、加工性、靈活設計性和提高強度。研究領域有：木材／高分子復合材料的阻尼特性以及相溶劑和偶聯劑對復合材料的二次力學性能的影響；利用超臨界流體處理技術和等離子體處理技術提高木材／塑料界面反應性能；應用反向氣相色譜，研究控制木材纖維／高分子復合材料界面結構和性質的基本物理化學參數，利用紫外光、鉆60輻照源、廬射線和ｙ射線使高分子單體與木材發生交聯反應，研究木材與其他材料的復合制造理論和性能評價。
　　木基復合材料研究的另一個前沿是木質材料的功能化，大致可分為填充、混雜、復合和表面覆蓋等方法，如將導電性填料填充到木材中，將導電性短纖維與木材纖維或木粉混雜和復合。還可將導電性纖維與木纖維混雜成功能紙，使紙張的全部、外表面或內部成為連續相乎面選擇性導電材料。將小木片鍍鎳后模壓，可制成曲面選擇性導電材料，電磁波屏蔽效果可達40~70dB（以對頻率1.5GH.電磁波的屏蔽效能20dB為例，可將電磁波干擾或污染強度衰減90％），體積電阻率可達0.15-5.9Ｑ.cm（實體木材一般為108~1011數量級）。研究開發木質屏蔽功能復合材料，在9kHz~1.5GHz的范圍內減少室內電磁污染，有利于實現其環境認證（如ISO14000）和安全認證（如CE標記），增加木質板材產品的附加值，在室內裝修、辦公用家具、公共湯所等應用領域有廣闊的前景。
　　木材陶瓷是用木質材料與熱固性樹脂制成的復合材料在高溫絕氧條件下燒結而成的多孔性碳素材料，具有新的功能。木材陶瓷的燒結溫度和溫升速度與其力學性質有關，木材陶瓷材料的靜曲強度達到27MPa（木材為29~183Mpa），彈性模量達到7.5Gpa(木材4~21GPa）。木材陶瓷材料隨著烷結溫度的提高，從絕緣體過渡到導體，比重為0.7~1.0（木材為0.24~1.13），可取代傳統的鐵氧體電磁屏蔽材料，也可作為遠紅外發熱材料和吸收材料（波長為4.0~22.0um放射能為黑體的80％），還可作為無潤滑滑動部件（摩搽系數為0.1~0.15，布氏硬度可達60MPa），并具有易加工制造，高強、優良的摩搽和磨耗特性，以及自含潤滑油、耐腐蝕和低密度（為鋼的1/9~1/13）特性等。
　　5.木質重組材利
　　隨著大徑級木材的減少和木材使用性能要求的提高，原始木材的天然特性難以滿足需要。將木材加工成木板、木條、單板、刨花或纖維等組元，利用現代技術將木材組元重組為新型木質材料，如膠合木梁、單板層積材、定向成材、膠合板、重組裝飾薄木、單板層積中空圓柱材、定向刨花板、刨花板和纖維板等，這種木質重組材料具有原始木材所不具各的幾何性能、同一性、均勻性和曲面成形性。
　　木質重組材料研究的重點是：生產過程最優化，對定向刨花板的板坯鋪裝進行計算機模擬，建立性能預測數學模型，由性能／成本比來決定生產工藝和原材料的選用；木質重組材料正在取代大斷面實木部件，其主要工程性能（如強度和耐久性）除了與木材組元有關外，還與膠粘物質的自身性質和固化狀態有關，應用碳13CP／MAS／NMR，可有效地揭示木材／膠粘劑膠合界面的分子結構和己固化膠粘劑的動力學特性；建Nonte Carlo模型，深化對大片刨花板板坯內部結構和相關性能的了解；應用復合材料理論預測木質重組材料的強度和韌性；改善木質重組材料的耐火性、強度和尺寸穩定性。
　　6.木結構工程學
　　木結構工程學（wood engineering ）深人研究木質材料的性質（property）和行為（performance）之間的關系。重點研究木結構的振動、疲勞、接合和老化性，如木棚破壞機理及木質結構材料的強度預測；木質材料的天然耐久性和蠕變性；木材的彈塑性變形與強度；木構件連接強度與應力應變關系；木材機械連接結構性能；木刺膠合構件的連結方法；鋼筋與膠合木梁連接性能；木構件結合部位的耐火性能；木結構耐久性因素在地震條件下的行為；鋁箔蜂窩夾芯膠合板作為輕體絕緣天花板的性能；大型木構件燃烷性能和承載性能。 
　　７.木質生態環境材料學
　　木質生態環境材料學主耍研究木質材料及其工程技術與自然環境間的關系。重點研究開發：木材和木制品潔凈生產加工技術，降低或徹底消除游離甲醛的EO級脈醛樹脂膠木質重組材料，開發不含游離甲醛的異氰酸醋膠和改性豆膠木質材料，木材防腐處理的環境協調性技術，木材加工過程產生的廢水和廢液的回收利用，木質材料加工制造過程中產生的有機揮發物（VOC）的利用和處理。
木材環境學特性研究引人注目。主要研究木材新的自身特性，如以木材的顏色、光澤、紋理、節子等表征的視覺特性，以木材冷暖感、軟硬感、平滑感等表征的感覺特性，以及聽覺特性和心理學特性等；木質材料的建筑環境特性，如木質地板材料的隔音性和緩沖性，木質材料對溫度和濕度的調節性，木質住宅居住環境對衛生害蟲的影響，木質材料在住宅、大型建筑物和家具上的適用性，木質材料應用在住宅、家具和室外對環境的影響等；以及大氣污染和酸性沉降物對木材形成的影響。 
　　開展木材和木制品的壽命周期環境評價，建立木材工業ISO4000環境管理體系，研究廢棄木材循環利用和開發新型生態環境材料也是當前的研究熱點。主要研究利用化學熱反應和機械作用相結合，回收利用各種廢棄木質材料，制造再生的刨花板、定向刨花板、水泥刨花板、中密度纖維板和地板等新的木質材料。這類材料經炭化后，可改良土壤、凈化海水、吸附油脂和吸附重金屬，還可制造木質藻礁。

二、發展趨勢
　　木質材料研究的發展與社會、經濟和資源、環境的發展緊密相關，新的生長點和交叉點不斷出現，并不斷向其他相關學科延伸。這既促進了木質材料研究自身的發展，又豐富了森林科學和材料科學的內涵。概括起來，木質材料研究的發展趨勢有四個方面。
　　－是木材科學研究的范圍和對象不斷擴大。從傳統的木材構造、物理、力學、化學、缺陷和材質改進擴大到生物學、林學和加工利用學，研究對象擴展到竹材、藤材及其他禾本、草本植物和藻類植物，木材科學正向植物材料學方向發展。
　　二是木質材料研究與相關學科不斷交叉、滲透，新的學科增長點不斷出現。木材加工學與復合材料學相結合，向木基復合材料學和木質重組材料學方向發展；木材機械加工學與先進制造技術相結合，向木制品先進制造技術學方向發展；木材加工學與生態環境材料學相結合，向木質生態環境材料學方向發展，木結構工程學與環境學相結合，向木結構環境工程學方向發展；木材化學與化學工程學相結合，向木材化學加工學方向發展。
　　三是木質材料研究注重應用先進的研究方法和分析儀器，不斷加深對木質材料的認識。計算機仿真模擬、隧道掃描電子顯微鏡、固態與液態核磁共振儀、計算機圖像分析處理技術、氣質聯用儀、動態熱機械分析儀、原子表面力分析儀和模型化合物等的應用以及各類木質材料數學模型的建立，使研究木質材料的成分、結構、工藝和性能的關系和研究木材化學成分與微生物、酶和其他材料的反應成為可能。
　　四是木質材料研究不但注重其基本性質的改進，還注重賦予其新的功能。木材的基本性質得到很大的改進，其易腐性、易燃性、尺寸不穩定性、各向異性、變異性得到很大改善；木材陶瓷被賦予新的硬度、摩擦性、磨耗性以及遠紅外線放射性和吸收性；木質導電材料被賦予新的導電性、電磁屏蔽性和體積電阻率。

三、對我國木質材料研究的建議

　　木材是一種來自于可再生資源的傳統材料，生態環境協調性最好，卻時常被人忽視。木材工業是非常傳統的工業，但也是現代林業和現代材料工業的重耍組成部分，擔負著向社會提供木質材料及其制品、為林業產業建設和林業可恃續發展提供經濟基礎的重任。
　　1998年，我國**開始逐步實施"天然林保護工程"、
　　"重點地區以速生豐產用材林為主的林業產業基地建設工程"等6大林業工程，木材資源將迅速從以天然林為主轉向以人工林為主，竹材、藤材和其他草本、禾本植物和廢棄木材將得到廣泛利用。社會對木質材料及木制品的質量、性能、功能和生態環境協調性的要求將越來越高。這為我國木質材料研究提供了廣闊的發展空間。結合我國國情和國際木質材料研究的發展趨勢，選準我國木質材料研究的主攻方向和突破口，經過一個時期的努力，我國完全有可能爭取在主攻方向有所突破，帶動我國木質材料研究的發展。 
　　1.主攻方向
　　圍繞我國木材資源發生的變化，要以新的科學理論和高技術改造傳統的木質材料加工、制造及利用技術，高效利用木質材料，滿足市場多樣化需求。為此，要深人研究以人工林木材為主的植物材料的材質材性與生物形成和加工利用的關系，重視木材和非木材植物纖維原料的合理利用、節約利用、綜合利用和循環利用；加強木質材料的基本特性、生物活性、功能性和生態環境協調性研究；跟蹤國際木制品先進制造技術、木材化學加工學和木結構工程學研究動向，創造條件逐步開展有關研究。 
　　2.突破口
　　結合國際科技發展趨勢和我國木材工業特點，我國木質材料的研究要與現代生物技術、材料工程技術、環境工程技術、信息技術相結合，選擇木材生物改良技術、木質材料的復合與重組、木質生態環境材料制造技術和木制品先進制造技術四個方向為突破口，以高新技術促進我國木質材料研究的發展，為我國傳統木材工業向現代木質材料工業的轉變提供科技支撐。