木材作为一种被广泛使用的材料，具备着优良的多样性，如强度、重量、可加工性以及审美等属性，同时木材也有一定的不良特性，例如它可以燃烧和腐烂、吸湿、获得或失去水分会改变尺寸等等，要想合理利用现有的多种木材材料，就要详细了解、掌握这种材料的复杂特性。

木材来源于哪里？当时是树木，我们对它们的敬畏到底有多少？树，作为一个我们习以为常的物种，对其直接和间接的了解都相对较少，这也变相局限了我们对于树木和木材的认识。其实很多树的样子会超乎你的想象，不信一起看看！

看了以上的树木，是不是让你对树木肃然起敬呢。树木作为人类最常使用的自然材料，已经陪伴我们太久了，以至于我们对它们产生了及熟悉又陌生的感受。看过了这些奇形怪状的树木，下一步就要细腻地剖析。

底端原木

中端的原木

顶端的原木

树木的结构复杂程度会完全超乎你的想象，我们不仅要被树木奇特的外观所震撼，更要为其内部结构的神奇所折服。要想细致地了解木材属性，首先要从树木的宏观结构入手。

一个树桩或横切面的树干显示为三部分，分别是髓、木材、树皮。木材和树皮之间是形成层，但这层薄薄的组织是难以用肉眼观察到的。髓通常较小，位于横截面的中心。木材是由同心层以环状呈现的。春夏季气温、水分等环境条件较好，植物生长快，形成的木质部较稀疏，颜色较浅；反之，秋冬季环境条件较恶劣，木质部较密，颜色较深，随四季交替形成了一圈一圈深浅交替的年轮。所以可以通过年轮大致测算树木的年龄。

树木就好像是一个神奇的五维空间，时间在木材上被固定下来，每一个圈都代表一年，时间就这样被神奇的记录下了。下图是一棵被留存的千年古树，大体的时间通过与历史事件对照呈现，很有趣，也很有历史感。

年轮在树木横断面清晰可见，早材和晚材之间结构的宏观差异，木材在春季生长，随后逐渐成熟。这两种木材在密度、颜色或其他特性上可能会有所不同。针叶树种，晚材是较深的颜色和密度也较大。阔叶树种木材中，毛孔是生长环的特征宏观特征。

针叶树材白松的横切面

根据孔隙的相对大小和分布，阔叶树种的木材进一步分为环形多孔类和扩散多孔类。在环孔材中，如橡树，早材比晚材孔大。扩散多孔材，如椴木，所有的毛孔几乎大小一样且分布均匀。

红橡木横剖面

椴木横断面

显微镜显示木材是由细胞这个微小单位组成的。据估计，1立方米的云杉木材含有3500亿- 5000亿细胞。

硬木和软木的细胞类型图

众所周知，木材可以吸收水作为内部流动的主要液体。虽然木材能吸收其他液体和气体，但水是最重要的。木材由于其吸湿性，无论是作为活树的一部分或作为材料，总是含有水分的。水分会影响所有的木材性质，但需要强调的是，只有在细胞壁中所含的水分是非常重要的，细胞间隙中的水分只是增加了重量。在细胞壁中的含水量从约20%~40%不等，但用于实际，一般被认为是30%。

活树木材的含水率大约在30%到300%之间，这取决于树种以及木材在树上的位置和一年中的季节。当新鲜木材暴露在大气中时，其含水率逐渐降低。细胞腔中的水分首先丢失。随着时间的推移，含水量下降到6%~25%不等（平均为12%~15%）。空气温度和相对湿度等当地条件决定最终的湿度水平。木材的种类和尺寸对最终水分水平没有实际影响。

吸湿性是最重要的，因为木材中的水分影响木材的所有性能。例如，含水量变化可使木材重量增加100%以上，增加运输成本。含水量的变化导致木材收缩或膨胀，改变其尺寸。木材的加工、胶合以及木材的机械、热学和声学性能都受含水率的影响。

木材含水率变化木材尺寸会发生变化，失水导致收缩,吸水导致膨胀。木材具尺寸变化在轴向、径向和横向各不相同，平均收缩值分别为0.4%、4%和8%。材积的收缩率平均为12%,但品种间表现出较大的差异。这些值是指从原木到干燥状态的变化,表示为原木尺寸的百分比。

一般来说,影响木材收缩和膨胀的因素是含水量、密度、抽提物含量、机械应力和木材结构的异常。发生的收缩或膨胀量与水分含量的变化大致成正比。木材密度越高，其收缩和膨胀越大，因为密度越大，木材的细胞壁中含有的水分便越多。抽提物可以减少木材的收缩和膨胀,因为它们占据了细胞壁中可能被水所吸收的空间。机械应力(压缩或张力)可能导致木材细胞的永久变形,从而影响收缩和膨胀。着重说明，纵向收缩较大,径向和切向受影响较小。

由收缩和膨胀引起的木材尺寸变化可以导致接缝变化、横截面形状、翘曲、形成裂缝、硬化、蜂窝和塌陷(细胞变形,导致木材表面的波纹外观)。因此,木材收缩和膨胀是其利用的巨大障碍。

采用几种方法可以提高木材的尺寸稳定性。它们包括机械改性(改造为胶合板、刨花板和纤维板等产品)、施用防水涂料(油漆或清漆)、填充处理(通过使用盐、糖、聚乙二醇、合成树脂、或其他物质维持木材在膨胀的条件下)以及其他热或化学处理。但是,除了改造为产品和表面涂层,其他方法限于实验或造价昂贵，因此限制他们的应用。

涂层不能减少木材内容纳的水分,但它们减缓了木材和大气之间的水分交换,因此减少了木材使用时的尺寸变化幅度。相反，大多数尺寸问题是由于木材的水分含量过高引起的。因此，在使用时,木材含水率应与使用地的平均含水率相近似，这种做法最大限度地减少水分含量的变化,降低收缩和肿胀的不利影响。

控制木材含水率是我们想要控制木材的重要途径，很多人都在孜孜不倦的研究新的产品来帮助木材“定型”，为了让制作的产品能够稳定，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产品进入了我的视线。

定型水产品图

据我了解，其基本原理就是采用涂层手段来控制木材含水量，是将两组溶剂按照比例混合后，将其涂刷在木材表面，由于粘度较低，定型水可以较好的渗透到木材表面的导管和毛孔中去，渗透进去的树脂同固化剂反应后形成网状结构的高聚物，进而将导管和毛孔堵住，从而关闭木材内外水分流通的通道。

经过定型水处理过后的木质产品性能更加稳定，减少了存储、运输、加工等过程中的诸多问题，同时大大降低了产品售后费用。

使用定型水的木板竖立测试

使用定型水的成品含水率测试

      不过据我了解 ，定型水的使用还需要配合好的木材干燥工艺，在将含水率稳定到理想值的基础上使用定型水，才能真正发挥作用。如今国内几个大的家居产品企业都在使用定型水，解决了家具开裂、变形的问题。

木材被相对控制了，才能做出品质好且持久耐用的家具，人类在认识木材、解读木材、驾驭木材的道路上还会不断前行，会有更多更好的技术出现。看了那样多知识，估计你也累了，看点原木做的家居产品放松下。

欢迎关注四五零科技