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做一個懂木材的人，這些知識點要看看！

木材作為一種被廣泛使用的材料，具備著優(yōu)良的多樣性，如強度、重量、可加工性以及審美等屬性，同時木材也有一定的不良特性，例如它可以燃燒和腐爛、吸濕、獲得或失去水分會改變尺寸等等，要想合理利用現(xiàn)有的多種木材材料，就要詳細了解、掌握這種材料的復雜特性。

木材來源于哪里？當時是樹木，我們對它們的敬畏到底有多少？樹，作為一個我們習以為常的物種，對其直接和間接的了解都相對較少，這也變相局限了我們對于樹木和木材的認識。其實很多樹的樣子會超乎你的想象，不信一起看看！

看了以上的樹木，是不是讓你對樹木肅然起敬呢。樹木作為人類最常使用的自然材料，已經(jīng)陪伴我們太久了，以至于我們對它們產(chǎn)生了及熟悉又陌生的感受。看過了這些奇形怪狀的樹木，下一步就要細膩地剖析。

樹木的結(jié)構(gòu)復雜程度會完全超乎你的想象，我們不僅要被樹木奇特的外觀所震撼，更要為其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的神奇所折服。要想細致地了解木材屬性，首先要從樹木的宏觀結(jié)構(gòu)入手。

一個樹樁或橫切面的樹干顯示為三部分，分別是髓、木材、樹皮。木材和樹皮之間是形成層，但這層薄薄的組織是難以用肉眼觀察到的。髓通常較小，位于橫截面的中心。木材是由同心層以環(huán)狀呈現(xiàn)的。春夏季氣溫、水分等環(huán)境條件較好，植物生長快，形成的木質(zhì)部較稀疏，顏色較淺；反之，秋冬季環(huán)境條件較惡劣，木質(zhì)部較密，顏色較深，隨四季交替形成了一圈一圈深淺交替的年輪。所以可以通過年輪大致測算樹木的年齡。

樹木就好像是一個神奇的五維空間，時間在木材上被固定下來，每一個圈都代表一年，時間就這樣被神奇的記錄下了。下圖是一棵被留存的千年古樹，大體的時間通過與歷史事件對照呈現(xiàn)，很有趣，也很有歷史感。

年輪在樹木橫斷面清晰可見，早材和晚材之間結(jié)構(gòu)的宏觀差異，木材在春季生長，隨后逐漸成熟。這兩種木材在密度、顏色或其他特性上可能會有所不同。針葉樹種，晚材是較深的顏色和密度也較大。闊葉樹種木材中，毛孔是生長環(huán)的特征宏觀特征。

針葉樹材白松的橫切面

根據(jù)孔隙的相對大小和分布，闊葉樹種的木材進一步分為環(huán)形多孔類和擴散多孔類。在環(huán)孔材中，如橡樹，早材比晚材孔大。擴散多孔材，如椴木，所有的毛孔幾乎大小一樣且分布均勻。

紅橡木橫剖面

椴木橫斷面

顯微鏡顯示木材是由細胞這個微小單位組成的。據(jù)估計，1立方米的云杉木材含有3500億- 5000億細胞。

硬木和軟木的細胞類型圖

眾所周知，木材可以吸收水作為內(nèi)部流動的主要液體。雖然木材能吸收其他液體和氣體，但水是最重要的。木材由于其吸濕性，無論是作為活樹的一部分或作為材料，總是含有水分的。水分會影響所有的木材性質(zhì)，但需要強調(diào)的是，只有在細胞壁中所含的水分是非常重要的，細胞間隙中的水分只是增加了重量。在細胞壁中的含水量從約20%~40%不等，但用于實際，一般被認為是30%。

活樹木材的含水率大約在30%到300%之間，這取決于樹種以及木材在樹上的位置和一年中的季節(jié)。當新鮮木材暴露在大氣中時，其含水率逐漸降低。細胞腔中的水分首先丟失。隨著時間的推移，含水量下降到6%~25%不等（平均為12%~15%）�？諝鉁囟群拖鄬穸鹊犬�?shù)貤l件決定最終的濕度水平。木材的種類和尺寸對最終水分水平?jīng)]有實際影響。

吸濕性是最重要的，因為木材中的水分影響木材的所有性能。例如，含水量變化可使木材重量增加100%以上，增加運輸成本。含水量的變化導致木材收縮或膨脹，改變其尺寸。木材的加工、膠合以及木材的機械、熱學和聲學性能都受含水率的影響。

木材含水率變化木材尺寸會發(fā)生變化，失水導致收縮,吸水導致膨脹。木材具尺寸變化在軸向、徑向和橫向各不相同，平均收縮值分別為0.4%、4%和8%。材積的收縮率平均為12%,但品種間表現(xiàn)出較大的差異。這些值是指從原木到干燥狀態(tài)的變化,表示為原木尺寸的百分比。

一般來說,影響木材收縮和膨脹的因素是含水量、密度、抽提物含量、機械應力和木材結(jié)構(gòu)的異常。發(fā)生的收縮或膨脹量與水分含量的變化大致成正比。木材密度越高，其收縮和膨脹越大，因為密度越大，木材的細胞壁中含有的水分便越多。抽提物可以減少木材的收縮和膨脹,因為它們占據(jù)了細胞壁中可能被水所吸收的空間。機械應力(壓縮或張力)可能導致木材細胞的永久變形,從而影響收縮和膨脹。著重說明，縱向收縮較大,徑向和切向受影響較小。

由收縮和膨脹引起的木材尺寸變化可以導致接縫變化、橫截面形狀、翹曲、形成裂縫、硬化、蜂窩和塌陷(細胞變形,導致木材表面的波紋外觀)。因此,木材收縮和膨脹是其利用的巨大障礙。

采用幾種方法可以提高木材的尺寸穩(wěn)定性。它們包括機械改性(改造為膠合板、刨花板和纖維板等產(chǎn)品)、施用防水涂料(油漆或清漆)、填充處理(通過使用鹽、糖、聚乙二醇、合成樹脂、或其他物質(zhì)維持木材在膨脹的條件下)以及其他熱或化學處理。但是,除了改造為產(chǎn)品和表面涂層,其他方法限于實驗或造價昂貴，因此限制他們的應用。

涂層不能減少木材內(nèi)容納的水分,但它們減緩了木材和大氣之間的水分交換,因此減少了木材使用時的尺寸變化幅度。相反，大多數(shù)尺寸問題是由于木材的水分含量過高引起的。因此，在使用時,木材含水率應與使用地的平均含水率相近似，這種做法最大限度地減少水分含量的變化,降低收縮和腫脹的不利影響。

控制木材含水率是我們想要控制木材的重要途徑，很多人都在孜孜不倦的研究新的產(chǎn)品來幫助木材“定型”，為了讓制作的產(chǎn)品能夠穩(wěn)定，我也是跑遍了大江南北，最近有一款定型水的木材性能控制產(chǎn)品進入了我的視線。

定型水產(chǎn)品圖

據(jù)我了解，其基本原理就是采用涂層手段來控制木材含水量，是將兩組溶劑按照比例混合后，將其涂刷在木材表面，由于粘度較低，定型水可以較好的滲透到木材表面的導管和毛孔中去，滲透進去的樹脂同固化劑反應后形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高聚物，進而將導管和毛孔堵住，從而關閉木材內(nèi)外水分流通的通道。

經(jīng)過定型水處理過后的木質(zhì)產(chǎn)品性能更加穩(wěn)定，減少了存儲、運輸、加工等過程中的諸多問題，同時大大降低了產(chǎn)品售后費用。