树干横切面
树干横切面
树可被切成铺板作为家居地板
科罗拉多泉找到一棵奇形的树干
一块杉木所切出的圆盘,图中所见颜色深的部分即为心材,颜色淡的为边材。

木材是能够次级生长英语Secondary growth植物(如乔木灌木)所形成的木质化组织。是多孔纤维状的组织。乔木和灌木在初生生长结束后,根茎中的维管形成层开始活动,向外发展出韧皮,向内发展出木材。木材是维管形成层向内的发展出植物组织的统称,包括木质部放射薄壁细胞

木材为林业主产物,对于人类生活起着很大的支持作用。根据木材不同的性质特征,人们将它们用于不同途径,例如燃料及建筑用的材料。木材是天然的有机复合材料,由有纤维素纤维(抗拉性很强)和木质素的基质(抗压性强)组成。一般木材定义为茎部二次生长的木质部[1]

地球上约有一兆英吨的木材,每年约增加一千万吨。木材的蕴藏量大,且是碳中性的可再生材料,是颇受关注的可再生能源之一。在1991年约生产了三百五十万立方米的木材,主要用途是家具及建筑结构[2]

历史

2011年在加拿大新不伦瑞克省发现已知有木质部分,年代最久远的植物,约在四亿年前[3]。木头可以用放射性碳定年法判断其年代,有些植物也可以用树轮年代学来判断。

人类会将木头用来作为燃料,或是盖房屋、制作工具、武器、家具、包装、工艺品甚至纸张的材料。每年年轮的宽度及同位素的丰度可以找到一些有关当时气象状况的资讯[4]

木材的化学性质与成分

木材为一复杂的有机体,主要成分中约占44%,约占6%,约42.5%,另含0.5%以下之和1%以下其他元素之矿物质灰分。(主要是[5]。木材中也含有少量的等元素。

干燥木材的主成分有木质素纤维素半纤维素。纤维素是由葡萄糖衍生的结晶聚合物,约占41至43%。半纤维素在落叶乔木中约占20%,在针叶树中占30%,主要是由五碳糖以不规则方式聚合而成。木质素在落叶乔木中占27%,针叶树中占23%。木质素因为其苯环而带有疏水性。造纸制程中的重点就是将纤维素和木质素分离,再利用纤维素来造纸。

若考虑其化学组成,硬木和软木的差异是在木质素的组成。硬木的木质素主要是由芥子醇英语sinapyl alcohol甲氧松柏醇英语coniferyl alcohol所衍生,而软木的木质素主要是由甲氧松柏醇衍生[6]

萃取物

木材除了木质纤维素外,还有许多低分子量有机化合物,木材的萃取物有脂肪酸树脂酸英语resin acid萜烯[7]。例如松柏类植物会释放松香避免虫害。木材的萃取物可以作为浮油松香英语tall oil松节油松香[8]

硬木、软木及木材强度

一般常将木材分类为软木(softwood)和硬木(hardwood)。由松柏类植物(像松树)制造的木材称为软木,由双子叶植物(像橡树)制造的木材称为硬木。不过软木和硬木的分类常造成误解,因为软木不一定比较软,硬木不一定比较硬。例如轻木属于硬木,但比任何贩售的软木都要软,而有些软木(浆果紫杉)也比许多硬木要硬。

树木的种类和所制造木材的性质有强烈的相关性。木材的密度随树种而不同,而木材的强度和其密度有关。例如桃花心木是中等密度的硬木,是制作家具的上等材料,轻木的密度小,常用来制作建筑物模型或模型飞机。黑铁木英语Olea laurifolia是密度最高的木材之一。

木材的主要用途

燃料

用作燃料的木材称为,在乡村地区,木柴是常用的燃料。硬木软木更适合作燃料,因为硬木的燃烧时间较长,且产生较少烟。在欧洲、北美的冬季,郊区居民都会在家中的壁炉用木生火以取暖[9]

木材在干馏之后会形成木炭,其主要成分是。在化石燃料仍不普及的国家,木炭也常做为主要燃料。

建筑

基日岛上的木结构教堂,这是俄罗斯的世界遗产之一,建筑物完全用木头接合.没有金属的固定件。

自从人类开始建造房屋起,木材就是重要的建筑材料。在十九世纪前的船几乎都是木制的,在今天仍有许多船是木制的。像榆树在潮湿的情形下仍不容易损坏,特别适合用在船舶上(在现代化的水管发明前,榆树也会用来作成水管。)

在欧洲中古时期,所有木制建筑都是用栎属,包括梁、墙壁、门及地板英语Wood flooring,现代用的木材比较多样化,木门多半会用的杨树松树花旗松

工程木制品

在建筑及工程应用上,常会为了一些特定的性能需求,使用人造板或是胶合板(夹板)。胶合板一般会将木板、木条、木材或其他形式的木纤维用胶结合在一起,形成较大的复合材料单位[10]

人造板包括多层胶合木料英语glued laminated timber(glulam)、木制的结构板(包括胶合板定向纤维板等)、单板层积材英语laminated veneer lumber(LVL)及其他结构复合板、窄条定向板材英语parallel strand lumber及工字木梁等[10]。1991年这类的应用将近一亿立方米[2]依此趋势来看,刨花板和纤维板将取代胶合板。其他的板材还有粒片板、纤维板等。

家具及用品

许多家具会用到木材,例如桌子、椅子及床。木材也会用来做一些工具,例如筷子牙签梳子或是木匙英语wooden spoon

次世代的木制品

有关木材的创新研究包括木质素胶的应用、可回收的食品包装、橡胶轮胎的代替品、医疗的抗菌剂、及高强度的纤维或是复合材料[11]。科学家及工程师持续在研究从木材中提炼不同物质的方式,或是利用加入一些物质的方式来调整木材的特性,会有越来越多的木材有关新产品进入市面,电子的湿气监控也可以保护木制品[12]

艺术

木材长久以来也做为艺物媒介英语media (arts),例如制作版画或是木雕,像美国印第安人区的图腾柱[13],而中国的许多佛像也是由木头雕刻而成。

像是提琴吉他木管乐器(如单簧管直笛)、木琴马林巴乐器,大部分(甚至全部)是由木材制成。木材的选用对乐器的音调及共鸣有显著的影响,而乐器木材有许多不同的特性,从较硬较紧实的非洲黑木黄檀英语african blackwood(用做单簧管的主体),到较轻但共鸣良好的欧洲云杉(会做提琴的共鸣板)。最有价值的乐器木材是欧亚槭,作为提琴的背板。

木材的主要生产国

  • 工业用材主要生产国
1  美国 4.08亿立方米
2  加拿大 1.80亿立方米
3  俄罗斯 1.03亿立方米
4  中国 0.90亿立方米
5  巴西 0.84亿立方米
  • 薪炭材的主要生产国
1  印度 2.74亿立方米
2  中国 2.04亿立方米
3  巴西 2.00亿立方米
4  印尼 1.51亿立方米
5  尼日利亚 1.02亿立方米

木材的结构力学性能试验项目

在使用木材加工成各类物状形态供人类使用时,需要有一定的结构强度确保使用的安全性。结构强度通常被称为力学性能强度,木材强度试验项目大致可分为:静曲张强度、三点弯折强度、剥离强度、抗压强度

相关条目

参考资料

  1. ^ Hickey, M.; King, C. The Cambridge Illustrated Glossary of Botanical Terms. Cambridge University Press. 2001. 
  2. ^ 2.0 2.1 Horst H. Nimz, Uwe Schmitt, Eckart Schwab, Otto Wittmann, Franz Wolf "Wood" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2005, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a28_305
  3. ^ N.B. fossils show origins of wood. CBC.ca. 2011-08-12 [2011-08-12]. 
  4. ^ Briffa, K.; Shishov, V.V.; Melvin, T.M.; Vaganov, E.A.; Grudd, H.; Hantemirov, R.M.; Eronen, M.; Naurzbaev, M.M. Trends in recent temperature and radial tree growth spanning 2000 years across northwest Eurasia. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences. 2008, 363 (1501): 2271–2284. PMC 2606779. PMID 18048299. doi:10.1098/rstb.2007.2199. 
  5. ^ Jean-Pierre Barette, Claude Hazard et Jérôme Mayer. Mémotech Bois et Matériaux Associés. Paris: Éditions Casteilla. 1996: 22. ISBN 27135-1645-5. 
  6. ^ W. Boerjan, J. Ralph, M. Baucher. Lignin biosynthesis. Ann. Rev. Plant Biol. June 2003, 54 (1): 519–549. PMID 14503002. doi:10.1146/annurev.arplant.54.031902.134938. 
  7. ^ Mimms, Agneta; Michael J. Kuckurek; Jef A. Pyiatte; Elizabeth E. Wright. Kraft Pulping. A Compilation of Notes. TAPPI Press. 1993: 6–7. ISBN 0-89852-322-2. 
  8. ^ Fiebach, Klemens; Grimm, Dieter. Resins, Natural. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. 2000. ISBN 978-3-527-30673-2. doi:10.1002/14356007.a23_073. 
  9. ^ Clean Burning Wood Stoves and Fireplaces
  10. ^ 10.0 10.1 APA Engineered Wood Construction Guide, Form E30
  11. ^ FPInnovations 互联网档案馆的存档,存档日期2009-03-19.
  12. ^ "System for remotely monitoring moisture content on wooden elements" I Arakistain, O Munne EP Patent EPO1382108.0
  13. ^ ProfessionalNetSolutions.com. The Millennium Clock Tower at Edinburgh Royal Museum. Freespace.virgin.net. [2011-12-15]. (原始内容存档于2012-02-27). 

外部链接

  • 家居装潢木材木料如何选择
  • 木材种类知多少
  • Hoadley, R. Bruce. Understanding Wood: A Craftsman’s Guide to Wood Technology. Taunton Press. 2000. ISBN 1-56158-358-8. 
  • Capon, Brian. Botany for Gardeners 2nd. Portland, OR: Timber Publishing. 2005. ISBN 0-88192-655-8. 
  • Shigo, Alex. (1986) A New Tree Biology Dictionary. Shigo and Trees, Associates. ISBN 978-0-943563-12-1
  • The Wood in Culture Association
  • The Wood Explorer: A comprehensive database of commercial wood species
  • APA – The Engineered Wood Association