近日，中國(guó)林科院木材工業(yè)研究所木質(zhì)復(fù)合材料創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)利用折射率與纖維素不匹配的樹脂浸入脫除木質(zhì)素（或脫除木質(zhì)素發(fā)色、助色等基團(tuán)）的木材，固化之后得到了高霧度透光木質(zhì)復(fù)合材料。由于該材料可將束狀聚集激光進(jìn)行3D空間散射，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)照明效果，團(tuán)隊(duì)將其命名為木質(zhì)激光散射體復(fù)合材料（簡(jiǎn)稱“激光木材”）。研究成果于近日發(fā)表于《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）上。

激光木材的制備過(guò)程及其在照明領(lǐng)域的應(yīng)用示范。中國(guó)林科院供圖

透明木材（亦叫透光木材、玻璃木、木質(zhì)玻璃等）是在木材科學(xué)與材料科學(xué)基礎(chǔ)上交叉孕育發(fā)展起來(lái)的一種新型綠色復(fù)合材料。常規(guī)做法是將折射率與纖維素匹配的高分子樹脂浸入脫除木質(zhì)素（或脫除木質(zhì)素發(fā)色、助色等基團(tuán)）的木材中，固化成具有一定霧度的透光木質(zhì)復(fù)合材料。霧度（亦叫不清晰度）作為透明木材的一個(gè)特點(diǎn)，使得該材料在需要高透明的領(lǐng)域難以得到應(yīng)用，從而變成一個(gè)缺點(diǎn)。

論文第一作者兼通訊作者、木材工業(yè)研究所副研究員唐啟恒說(shuō)，霧度主要是由于光在透明木材中散射引起的，無(wú)法避免，很多研究人員致力于解決霧度的問(wèn)題，卻忽視了一個(gè)道理：是否可以反其道而行之，充分提高并利用霧度，探索其在現(xiàn)代科學(xué)中的功能定位。

于是，該團(tuán)隊(duì)利用逆向思維，研究得到的這一高霧度透光木質(zhì)復(fù)合材料，在微觀下表現(xiàn)為木材細(xì)胞骨架和樹脂形成雙相互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)形成折射率極其不均勻介質(zhì)體系，促使光在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中發(fā)生高度散射。而這種高散射特性卻恰好成為將束狀聚集的激光進(jìn)行3D空間散射的天然優(yōu)勢(shì)，無(wú)需經(jīng)過(guò)光轉(zhuǎn)換步驟，即可實(shí)現(xiàn)高效率固態(tài)激光照明。

這有效解決了當(dāng)前發(fā)光二極管（LED）存在光轉(zhuǎn)換“效率下降”的致命缺點(diǎn)，打開了木材在激光照明領(lǐng)域應(yīng)用的可能性，有望成為下一代光源的潛在競(jìng)爭(zhēng)者。

與此同時(shí)，調(diào)整紅綠藍(lán)三基色激光照射比例時(shí)，該材料還能發(fā)出不同顏色的光，從而開創(chuàng)性利用木材再現(xiàn)了牛頓在350多年前光的合成實(shí)驗(yàn)。

論文共同通訊作者、木材工業(yè)研究所研究員陳勇平表示，“激光木材”未來(lái)在多個(gè)領(lǐng)域均具有巨大的應(yīng)用前景。該成果不僅為木材光電子學(xué)的發(fā)展及木材高值化利用提供理論參考，而且還可以助力我國(guó)綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)。

該項(xiàng)工作得到國(guó)家林草局青年拔尖人才項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目等資助。