普通又神奇的木材

1、普通又神奇的木材普通而又神奇的木材黎云昆1概述木材是最普通的、最常見的物品了。沒有哪個人不知道木材，沒有哪 個人沒有接觸過木材。木材是迄今為止大自然賜予我們?nèi)祟惖淖钫滟F的禮 物。自有人類以來，木材一直在伴隨著人類的成長。我們的遠古祖先，就 是從“構(gòu)木為巢”，“剝林木以戰(zhàn)”，“鉆木以取火”的艱苦歲月中走出 來的?？梢哉f，木材在人們的吃食、穿衣、住宿、出行中起著舉足輕重的 的作用。即使在科技、經(jīng)濟如此發(fā)達的今天，木材仍舊在人類的生產(chǎn)和生 活中扮演著無可替代的角色?，F(xiàn)在，我們?nèi)祟惪梢陨咸烊氲?，可以搞?dǎo)彈、 原子彈，但還不能夠發(fā)明一種綜合性能可以與木材相比美的材料。2木材是無與倫比的材料2.1 木材是

2、環(huán)境友好型材料1.1 .1生產(chǎn)木材的過程可以吸收二氧化碳放出氧氣生產(chǎn)木材的過程也就是樹木生長的過程，在這個過程中，樹木中的葉 綠體在陽光的照射下，可以將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為有機物，并釋放出氧氣。 世界上所有有機體的活動都是要吸收氧氣，放出二氧化碳氣。只有以樹木 為主的綠色植物能夠在陽光的作用下，吸收二氧化碳，放出氧氣，這一功 能保證了整個世界的碳平衡，保證了人類的生存和發(fā)展。1.2 . 2木材是世界上唯一可以實現(xiàn)永續(xù)利用的材料木材的生產(chǎn)是可持續(xù)的，只要地球還在，太陽還在，木材就會源源不 斷地生產(chǎn)出來。根據(jù)第八次森林資源清查結(jié)果，我國每公頃森林，每年為 我們提供423峭的蓄積，這與我們是否勤奮地工

3、作，沒有太大的關(guān)系。我 們高興也罷，不高興也罷，這些森林都會為我們產(chǎn)出這么多木材。對于其 他所有的材料，如石油、鋼鐵、煤炭等，都是不可持續(xù)的，用一點就少一 點，你再節(jié)約使用，總有用完的一天。2.1. 3木材的采伐對環(huán)境不會造成破壞木材的采伐與礦物原材料的開采相比，所造環(huán)境影響要小得多。礦物 的開采不僅嚴重的破壞了自然環(huán)境，而且會形成堆積如山的尾礦和礦渣， 還會造成粉塵、重金屬等等對環(huán)境的污染，以及地下水系的破壞與地表塌 陷等災(zāi)害。木材采伐不會改變地形地貌。樹木被采伐后形成的環(huán)境影響是 暫時的，可以恢復(fù)的。過一段時間以后，采伐跡地上會長出新的樹木。木 材采伐形成的剩余物，可以就地打碎返還林地，從

4、而增加土壤的肥力，改 善土壤的結(jié)構(gòu)，降低雨水對林地的侵蝕，增加森林的生物多樣性，也會使 新一輪樹木生長得更加旺盛。2. 1. 4木材采伐后可以直接利用礦物材料一般是不能直接利用的，必須經(jīng)過冶煉才可以利用，如鋼鐵、 石油等等。冶煉是把礦物變成人們可以利用的材料的過程，這個過程是一 個高耗能的過程，還會排放出大量的廢氣、廢渣和廢水，對環(huán)境造成極大 的破壞。木材采伐后可以直接利用，不需要冶煉這一過程。2.1. 5木材和木材產(chǎn)品的運輸耗能低木材和木材產(chǎn)品的運輸耗費能源要遠比礦物及礦物產(chǎn)品的運輸要低。 木材和木材產(chǎn)品的運輸安全隱患小，便利簡潔。木材的運輸不像礦石的運 輸，會造成物料的灑落，以致污染環(huán)境。

5、我國山西運煤線路沿線煤粉的污 染非常嚴重，甚至形成低程度的自燃，由此造成了很大的環(huán)境壓力。2.1. 6木材加工耗能低木材產(chǎn)品加工能耗遠低于其他材料的制品。木材的質(zhì)量和硬度居于中 等，可以很容易地實現(xiàn)截斷、刨平、開柳、打眼、拼接、雕刻、打磨和涂 飾等加工。即使沒有電力和機械，也可以單憑手工和簡單的工具實現(xiàn)對木 材的加工。在加工過程中，原材料、構(gòu)件、組件和成品的運輸、組裝、包 裝和貯存也都比較便利。2. 1. 7木材可以實現(xiàn)無廢料加工木材產(chǎn)品可以實現(xiàn)無廢料加工。木材產(chǎn)品加工形成的廢料，不管是邊 角料，還是碎料、鋸末，都可以成為木質(zhì)人造板的生產(chǎn)原料，有的可以就 地作為燃料。而礦物材料的產(chǎn)品的加工，如

6、鋼鐵制品，就會產(chǎn)生大量的鐵屑。這些鐵屑一般不能就地利用，而且還需要設(shè)置專門的場地加以存 放，存放過程中還容易發(fā)生生銹等問題。將這些鐵屑運送到鋼鐵廠重新回 爐，也很難獲得經(jīng)濟效益。2.1. 8木材是可以實現(xiàn)再利用、可以實現(xiàn)循環(huán)利用的材料我們可以很容易地把大床改成小床，還可以把小床改成桌椅，這就是 木材的再利用。我們可以利用木材的小材小料、邊角廢料、碎料鋸末及廢 舊家具制成木質(zhì)人造板，再用人造板制成家具。待這些家具的使用壽命結(jié) 束后，我們還可以將這些家具重新打碎，制成人造板，再制成家具。如此 往復(fù)，以致無窮。這就是木材的循環(huán)利用。其他材料很難做到這一點。2.1. 9使用木材產(chǎn)品是對環(huán)境建設(shè)的貢獻使

7、用木材產(chǎn)品，可以將樹木從大氣中吸收的二氧化碳一一這一使環(huán)境 惡化的魔鬼一一封閉起來，不使其危害人類。使用的木材產(chǎn)品越多，使用 的時間越長，對環(huán)境建設(shè)所做的貢獻也就越大。現(xiàn)在一些行業(yè)提出以鋼代 木、以鋁代木、以塑代木等。實際上，從環(huán)境建設(shè)的角度看，這些替代的 順序應(yīng)當顛倒過來。2. 1. 10木材產(chǎn)品的棄置處理不會給環(huán)境造成影響所有的產(chǎn)品在使用壽命結(jié)束以后都需要進行棄置處理?，F(xiàn)在產(chǎn)品的棄 置處理已經(jīng)成為重大的環(huán)境問題。如汽車、電器產(chǎn)品等，棄置處理搞得不 好會形成嚴重的土地、水源和大氣的污染。木材產(chǎn)品被棄置后，在自然的 條件下很容易降解，不需要經(jīng)過特殊處理。木材降解后，生成的主要成分 為二氧化碳，

8、這些二氧化碳就是木材形成過程中從大氣中吸收的，因此， 木材產(chǎn)品的棄置處理不會對環(huán)境造成影響。木材降解過程也可能會被用于 環(huán)境的保護。近見報道，日本利用廢舊木材堆肥降解二惡英，二惡英又稱 二氧雜芭，是一種無色無味、毒性嚴重的脂溶性物質(zhì)。2. 2木材對人體有很好的親和性2. 2.1視覺功效木材具有美麗的天然紋理，質(zhì)地細膩、色澤豐富，人們的目光落在木 材上會覺得很舒服。木材的表面可以散射來自各方面的光線，人的眼睛不 會有刺激感，像人們看到鋼鐵、玻璃等物體那樣的感覺。木材還能有效地 吸收對人體眼睛有害的紫外線。2. 2. 2觸覺功效木材是熱絕緣體，人體與木材接觸，不會有冰冷或炙熱的感覺。木材 密度、硬

9、度適中，人與木材接觸時有舒適感。木材富有彈性，以木材做成 的地板、家具及其他木制品，能給人以良好的觸覺。2. 2. 3聽覺功效木材為天然的多孔性材料，有很好的吸聲、隔音性能。因此，用木質(zhì) 材料裝飾的公共場所及住宅，回聲小，隔音效果好，給人以舒適的安靜感。2. 2. 4嗅覺功效多種木材可以散發(fā)出令人愉悅的芳香，這些芳香可產(chǎn)生對人體健康的 保健功效。例如：冷杉，可舒解肌肉疼痛，使人產(chǎn)生溫暖感受；柏木，能 鎮(zhèn)痛，并能鎮(zhèn)靜神經(jīng)、松弛精神；樟木，抗痙攣，又具有興奮作用；楂木, 有激勵精神的作用；檀香木，有鎮(zhèn)靜神經(jīng)、抗抑郁的功效。沉香木的清香 不僅有安神入靜的效果，也有益智與啟迪靈感的作用。2. 2. 5

10、調(diào)濕功效木材有一定的吸濕和解濕性能。木材是多孔材料，其孔隙可以在外界 環(huán)境濕度大時吸收水分，濕度低時放出水分，從而起到調(diào)節(jié)空氣濕度的作 用，給人以較舒適的環(huán)境。2. 3木材是很好的家具、建筑材料 2. 3. 1保溫隔熱、吸濕解濕木材是良好的熱絕緣體，有很好的保溫隔熱作用。木材的隔熱效率是 磚的5倍,混凝土的1.7倍,鋁的1170倍。鋼結(jié)構(gòu)墻是木結(jié)構(gòu)墻所耗原材 料的4倍，所耗能源的3-4倍，所排放的二氧化碳的3倍，排放的廢水的25倍。此外還排放二氧化硫、氧化氮、甲烷等。此外，社會為了減少由鋼結(jié)構(gòu)墻造成的對環(huán)境和人體健康的影響所付出的代價是木結(jié)構(gòu)墻的3. 5 倍。用木材建造和裝飾的房屋冬暖夏涼。由

11、于冬天要取暖，夏天要降溫, 建筑上的保溫隔熱對能源耗費的影響的巨大的。2. 3. 2有一定的阻火作用一般人都會認為木材容易著火，這是事實。但木材的阻火功能也應(yīng)當 受到人們的重視。木材著火后，木材表面會形成木炭，木炭有一定的阻火 作用。一旦著火后，由于木材表面木炭的保護，深層木材不會立刻被點燃, 依然保持著一定的強度和剛度。木材的熱膨脹系數(shù)很小，著火后，木梁等 木構(gòu)件不易受熱膨脹，造成建筑物結(jié)構(gòu)破壞而倒塌。此外，木材著火受熱 后不會軟化。相比之下，鋼結(jié)構(gòu)的建筑，著火受熱后，構(gòu)件立刻膨脹，導(dǎo) 致整個結(jié)構(gòu)分崩離析，繼之軟化，建筑迅即坍塌。2. 3. 3有較好的防震作用木材是一種質(zhì)量輕、強度高，富有彈

12、性的材料。因此木建筑具備很好 的抗震性能。木構(gòu)件本身具有一定的柔性。木結(jié)構(gòu)的聯(lián)接，一般采用樟卯 結(jié)合，也具有一定的變形能力。這樣可使整個木建筑在地震襲來時，通過 自身的變形消化地震力，從而減少地震對建筑的破壞，在一定限度內(nèi)保障 了建筑的安全性。2. 3. 4有較好的耐久性木材有較好的耐久性。俗話說“千千年，濕萬年，不干不濕只半年”。 木材的腐朽和蟲蛀多由于含水率控制不當所致?？刂坪媚静牡暮适潜?證木材制品經(jīng)久耐用的關(guān)鍵。與長城齊名的廣西靈渠，修建于秦代，用的 就是普通木材，由于其建筑主體長年浸泡在水里，至今仍在使用。山西五 臺山佛光寺東大殿，建于公元857年。建于遼代的山西應(yīng)縣木塔，以松木

13、 制作，距今已近千年，現(xiàn)在仍昂然挺立。至于紅木類的木材制品，因其密 度大、硬度高，不蟲、不霉、不腐，完全可以流傳數(shù)百年。2. 3. 5有很好的裝飾效果木材有很好的裝飾效果。木材的質(zhì)感細膩，硬度中等，不像玻璃那么 脆，不像鋼鐵那么硬，可以很方便地浮雕、透雕及圓雕加工，可以很形象 地表達山水、花卉、動物及人物等形象。一些通過雕刻技藝難以表達的皮 毛、翎羽、絲綢、云霧、紗幔等物質(zhì)的質(zhì)感，通過木材的雕刻可以很好地 實現(xiàn)表達。木材可以方便地進行涂飾處理，可以塑造出大理石、鋼鐵等物 質(zhì)的質(zhì)感。2. 3. 6有利于人體健康木材對輻射有良好的屏蔽作用。為了減少輻射對人體的影響，一些國 家已經(jīng)在混凝土的墻壁上加

14、裝了一層木質(zhì)護墻板，因為混凝土的墻壁可能 會帶來影響人體健康的輻射。為了保護青少年的健康，日本中小學(xué)教室, 大多選用實木地板。據(jù)日本學(xué)者調(diào)查，木造住宅居住者的平均壽命較鋼筋 混凝土造住宅居住者高911歲。2. 3. 7防蟲抗菌很多木材具有驅(qū)蟲避蚊的功能，如香樟木，可以用來趨避嬸螂和螞蟻。 很多木材具有殺菌、抑菌、防菌的作用。如我國紅松和杉木有抗菌、消毒 的功效。日本檜木也因其抗菌力強，被列為為日本室內(nèi)裝飾的重要建材。 另據(jù)日本學(xué)者實驗表明：日本柳杉、美洲松、扁柏、雪松等木材均具有抑 制蜻蟲繁殖的作用。我國學(xué)者研究側(cè)柏的木材，發(fā)現(xiàn)也有同樣效果，還有 驅(qū)趕螳螂的作用。前十幾年，海南的一些地方還在用

15、降香黃檀心材，即黃 花梨，點燃以驅(qū)避蚊蟲。效果十分顯著。當然，現(xiàn)在已經(jīng)沒有人這樣做了。2. 3. 8施工簡易木材可以很容易地進行各種加工，且運輸、安裝便捷。木材的密度相 對鋼鐵、混凝土、磚石要低，因此木建筑不需“肥梁、胖柱、深基礎(chǔ)”。 木材在建筑工地可以實現(xiàn)現(xiàn)場加工。木建筑在完工后的現(xiàn)場清理也比較容 易。因此可以大大降低建造成本，縮短建筑工期。2. 3. 9安全可靠木建筑和以木材裝修的建筑及木質(zhì)家具安全可靠性較強。木材是電的 絕緣體，發(fā)生在木建筑及以木材裝修的建筑中的觸電事故幾率極小。木地 板不易打滑，即使摔倒，由于木材的硬度適中，造成的人身傷害較輕。木 制的家具不小心碰上，一般也不會造成重大

16、的人身事故。貴重物品失手掉 落在木地板上，造成的損失也較輕。即使失火，或遇地震，因為房子不會 一下子垮下來，跑出去的幾率也比較大。一旦木質(zhì)房屋著火，沒有有毒化 學(xué)氣體溢出。像塑料、化學(xué)纖維等等，一遇著火，馬上放出有害氣體，致 使很多在火場上的人因中毒而昏迷，失去逃生的可能。2. 4木材是一種天然缺陷可以改善的材料2.4.1木材生長過程的自然缺陷木材生長過程的自然缺陷，如蟲眼、節(jié)疤、腐朽、空洞及斜紋理等， 可以通過人工對樹木生長過程的精心管護得以最大限度的避免。在選料過 程中，也可以去除影響木材質(zhì)量的缺陷。木材生長過程的某些自然缺陷可 以加以很好的利用，如節(jié)疤（活節(jié)）、樹瘤及扭轉(zhuǎn)紋理可以形成美麗

17、的花 紋。也可以利用樹木的彎曲，制成彎曲的構(gòu)件。2. 4. 2木材可以加長加寬木材的寬度和長度是有限的，取決于樹木的長度和徑級，但木材可以 通過人工膠合和梯接的方式加長、加寬。如將木材制成膠合板、刨花板和 纖維板等木質(zhì)人造板，則其幅面不受木材原材徑級和長度的限制，可以滿 足任何產(chǎn)品的要求。2. 4. 3木材可以進行表面裝飾同一種樹木，因生長條件不同，如土壤、氣候、水肥條件、陰坡或陽 坡等，其木材的材色會有所不同。即使是同一棵樹木的木材，因生長部位 的不同，也會存在一定的色差。一般靠近根部的木材顏色會深一些，而靠 近稍部的會淺一點，但可以通過染色的辦法，使其色澤達到均一。木材可 以很容易地在其表

18、面染色。還可以對活著的樹木染色。采用這種方法，不 僅染色速度快，而且經(jīng)過染色的木材，能看清木材細胞組織等微細結(jié)構(gòu)的 染色狀態(tài)，可以保持足夠的鮮明程度。通過木材的表面裝飾，可以使低端 木材達到高端木材的表面效果。2. 4. 4木材的物理化學(xué)性能可以改善木材沒有鋼鐵的強度和硬度，沒有石材那么耐腐和耐久?？梢酝ㄟ^向 木材中注入其他物質(zhì)加以改善和提高其物理化學(xué)性能。例如，向木材中注 入防腐劑、防蟲劑，阻燃劑，可以提高其防腐、防蟲和防火效果；向木材 中注入強化劑可以提高木材表層硬度、提高機械強度與耐磨性能，降低木 材的吸濕性。木材是各項異性材料，將木材制成各類木質(zhì)人造板不僅提高 了木材利用率，增加了幅面

19、尺寸，還可以達到構(gòu)造均勻，各向同性，強度 一致。2. 5木材有很好的聲學(xué)性能2. 4.1樂器的制造木材具有優(yōu)良的共振性和振動頻譜特性，因此木材是制作樂器的主要 材料。我國民族樂器如：二胡、琵琶、古箏，西洋樂器如：管風琴、鋼琴、 提琴等，均主要采用木材制作。2. 4. 2最佳的室內(nèi)聲學(xué)效果木材是利用聲反射造成最佳音質(zhì)的室內(nèi)材料。在要求聲學(xué)質(zhì)量的演播 廳、大會堂、音樂廳及家庭的廳堂，其內(nèi)壁大都用木材或木質(zhì)材料裝飾以 改善其音響條件。有的建筑物，不僅內(nèi)壁采用木材，并在大廳后方還懸吊 一些木板，即聲學(xué)板，以增加其音響效果。2. 4. 3無損檢測的應(yīng)用木材有很好的傳聲特性，可以應(yīng)用這一特性對木材制品或構(gòu)

20、件進行無 損檢測。木材無損檢測是在不破壞木材本身形狀及結(jié)構(gòu)的前提下，利用木 材的聲學(xué)原理檢測出木材及木質(zhì)材料的尺寸、規(guī)格、表面形狀和基本物理 力學(xué)性能。3木材是很好的燃料3. 1木材的直接燃燒將木材直接作為燃料，在人類的發(fā)展史上有重大的意義。人類在學(xué)會 使用木材作為燃料以后，從飲血茹毛時代進入了熟食時代，這個過程不僅 極大地提高了人類適應(yīng)自然的能力，而且也改變了人類大腦的物質(zhì)構(gòu)成， 使人類的進化進程產(chǎn)生了一個明顯的飛躍。時至今日，人類的能源還在很 大程度上依賴著木材的直接燃燒。我國廣大農(nóng)村和林區(qū)仍然有相當多的居 民直接用木材作為燃料。我國再發(fā)達，也不可能使這些地區(qū)都燒煤氣或用 電做飯和取暖。我

21、國有大面積的人工林，這些人工林急需進行撫育間伐， 一些天然林也存在撫育間伐的問題，這些間伐材完全可以用于燒柴。需要 說明的是，不能一提直接燒柴就是貧窮、就是落后。世界上發(fā)達國家也不 乏直接使用木材作為燃料的實例。其實，燒柴是最環(huán)保、最經(jīng)濟的能源獲 得方式。燒柴還可以獲得灰分，以便肥田。3. 7燃料電池木材可以制成木炭，木炭燃燒不會煙熏火燎，比直接燒柴來得干凈。 木炭還可以直接用于取暖及戶外烹調(diào)和燒烤、涮鍋等。木炭燃燒時的火焰 溫度比木材要高。木炭的應(yīng)用可以追溯到史前時期，早期的冶煉使用的燃 料就是木炭。3. 3木屑棒及木屑顆粒燃料將木材采伐和加工剩余物經(jīng)過加溫加壓制成一定規(guī)格尺寸的木屑棒或 者

22、木屑顆粒燃料。這種木質(zhì)燃料比直接燒柴燃燒效率更高，更便捷，由此 補償了其加工過程中的能量消耗。此種燃料不僅可用于家庭消費，也可以 方便地用于工業(yè)生產(chǎn)。3. 4木材的氣化將木材在隔絕空氣的情況下加熱，可以獲得木煤氣。木煤氣是木材原 料在木材氣體發(fā)生器中氧受限的環(huán)境內(nèi)被氣化產(chǎn)生的一氧化碳、氫氣、甲 烷等可燃性氣體。這些可燃性氣體可以通過管道輸送到居民家中，就像人 們使用煤氣一樣。木煤氣可以進入現(xiàn)有的技術(shù)和設(shè)備系統(tǒng)。3. 5木材的液化木材的液化是指木材在高溫和高壓條件下，經(jīng)催化劑的作用，轉(zhuǎn)化為 液態(tài)油的過程，也稱為“油化”。木材中的纖維素、半纖維素及木質(zhì)素等 固態(tài)天然高分子物質(zhì)降解成相對分子質(zhì)量分布

23、較寬、具有反應(yīng)活性的液態(tài) 混合物。這種液態(tài)油可以作為燃料。此外，木材的基本構(gòu)成與石油的基本 構(gòu)成是一樣的，都是碳氫化合物。將木材分解成碳與氫，便可以合成汽油、 柴油及酒精。將木材中的纖維素水解成葡萄糖，再通過發(fā)酵也可制成酒精。目前，世界乙醇生產(chǎn)主要以淀粉類（糧食作物為主，如玉米、木薯等）和糖 類（如甘蔗、甜菜等）作為發(fā)酵原料。如果能用木材制取酒精，則可收事 半功倍的效果，還可以減輕農(nóng)業(yè)用地的負荷。3. 6用木材發(fā)電將木材直接燃燒可以發(fā)電。也可將木材先制成燃料棒、碳顆粒、及木 煤氣等，作為發(fā)電的燃料，再行發(fā)電。把木材作為能源發(fā)電，還可以為大 量低質(zhì)材找到市場。據(jù)報，每增加100萬立方米的能源木材

24、，可以替代20 萬噸熱油，或65萬噸碳的排放。燃料電池是一種將化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量直接轉(zhuǎn)換成電能的裝置。燃料 電池作為清潔的能源，用途廣泛，如用于孤立住宅電源、汽車電源和小型 分布式發(fā)電站。燃料電池是利用碳氫化合物與空氣起反應(yīng)時產(chǎn)生電流的電 池。燃料有氫氣、一氧化碳、液氫、甲醇、高價碳等氫化合物。以氫氧燃 料電池為例，電池中氫和氧在各自的電極反應(yīng)。氧電極進行氧化反應(yīng)，放 出電子，氫電極進行還原反應(yīng)，吸收電子，形成電流。反應(yīng)結(jié)果是氫和氧 發(fā)生電化學(xué)燃燒，生成水和產(chǎn)生電能。這些燃料均可通過木材取得。有的 可以通過木材間接取得，如用木材燃燒，或氣化發(fā)電，再電解水可以制備 氫氣。燃料電池具有能量轉(zhuǎn)化率高，對環(huán)境污染小，工作時安靜且無機械 磨損等許多優(yōu)點，是近年來最富有挑戰(zhàn)性的課題之一。4木材是很好的工業(yè)原料4.1造紙工業(yè)木材的纖維素含量高，是很好的造紙原料。草類，如蘆葦，也可以作 為造紙原料，但草類作為造紙原料需要剔除的雜細胞太多，因此，其造紙 廢水的治理難度較大。草類的貯存、運輸均較木材為不便。草類在貯存過 程中還極易引起霉變和火災(zāi)。此外，以草類作為造紙原料的紙廠，很難上 規(guī)模。對造紙廠而言，規(guī)模越大，廢水的處理也越經(jīng)濟，因此效益也越高。4. 2紡織工業(yè)木材可以為人類提供衣物。木材的主要成分是纖維素。我國針葉材、 闊葉材的纖維素平均含量約