如果說過去的 30 0年是物理科學的黃金時代 ,那么我們可以說 2 1世紀將是生物科學的輝煌世紀。當今 ,以生物技術為前沿的新技術革命正在全世界范圍內興起 ,并已在社會、經濟、生產和生活等各個領域產生爆炸性的沖擊波。正如當年物理科學的飛躍發展帶動了科學技術全面革命一樣 ,現代生物技術向其它學科的滲透 ,將引起許多學科產生深刻的革命。可以預言 ,把生物技術與木材科學相結合 ,必將促進傳統的木材改性技術產生根本性的變革。
1 木材材性改良問題的提出
林業生產有兩大目的 ,一是追求生態效應 ,二是追求經濟效益。人工用材林生產的目的顯然是后者 ,即為了獲得高價值的木材產品。和其它工業產品一樣 ,木材產品也具有產量和品質的雙重屬性。片面追求速生豐產是不科學的 ,應該權衡考慮產量和品質 ,因為只有優質而高產才是人工用材林生產所追求的完整目標。木材的品質是通過材性指標來描述的。例如木材密度、木材強度、纖維長度和纖維素含量等 ,這些指標的高低就是對木材品質的定量描述。所謂木材材性改良就是要提高木材的某些材性指標。
對于樹木來說 ,它生長其樹干并非為滿足我們人類的木材需求 ,而是出于樹木本身的生存和生長的需要。生物體的生長是講究最佳效益的 ,其各種性狀指標都是以恰好能滿足生長需要為原則。因此 ,對于樹木生長需要來說 ,樹干中木材的材性指標可能是完美無缺的 ,但從我們人類的木材利用角度來看 ,必然還存在某些不足和缺陷之處。為了克服木材的各種天然缺陷 ,提高木材的功能性 ,擴大木材的使用范圍 ,這就給我們木材科學工作者提出了木材材性改良的要求。
2 傳統的木材改性方法
傳統的木材改性技術被稱之為木材改性工藝學。它是以伐倒后的木材為對象 ,在工廠或工場對木材進行工藝性處理。處理方法主要包括機械方法、物理方法和化學方法。
2 . 1 木材的機械改良方法
木材材性的機械改良是一種最為原始而又普遍采用的木材改性方法。例如用作紡織木梭和成型模具的壓縮木 ,早在本世紀 30年代初 ,在德國就已形成了商品生產。此是利用木材的彈塑特性 ,將熱濕處理后的木材在機械壓力的作用下壓實 ,從而使木材密度和強度大幅度提高。膠合板生產工藝也可以說是一種木材的機械改良方法。工藝方法是 ,首先將原木旋切成單板 ,然后將單板縱橫交錯鋪裝膠壓成板。這樣消除了木材的各向異性 ,從而使木材尺寸穩定性得到改善。與此相類似的還有刨花板、纖維板、膠合木、重組木等生產工藝都可歸于木材的機械改良方法。
2 . 2 木材的物理改良方法
木材的熱塑性和熱定形是生產中較為普遍采用的木材物理改性方法 ,前者在曲木加工中自古以來廣為流行 ,后者在木質人造板的尺寸穩定性處理中被廣泛采用。木材的電暈處理是新近發展形成的一種木材物理改性方法。此是將木材基質置于高頻高壓電場中接受高能等離子氣體的作用 ,而使木材表面的可濕性、膠合性和印染性能得到改良。
2 . 3 木材的化學改性方法
凡使用化學藥劑處理木材 ,使木材的性能得到改善的各種木材處理方法統稱為木材化學改性方法。木材化學改性的應用范圍極為廣泛 ,當前在木材的防火、防腐、漂白、著色、軟化、定形和增強等各方面都有所應用。另外還有木塑復合材料 (WPC)的制作也應屬于木材的化學改性工藝之類。
3 木材材性的遺傳改良
很明顯 ,上述木材的傳統改性方法是以已經長成的木材為對象 ,針對業已存在的缺陷而采用的事后補救措施。這是一種落后的、治標的、不科學的方法 ,其改性效果也是十分有限的。例如對紙漿材而言 ,想要提高木材的纖維長度或提高纖維素含量等 ,傳統的木材改性方法簡直是無能為力。這就迫使我們去尋求更有效、更先進和更科學的木材改性途徑。
3. 1 材性遺傳改良的設想基因物質是決定樹木材性的根本原因。生物技術發展到今天 ,人們已經能夠按照自己的意圖來改造和設計生物的遺傳基因 ,也就是按照自己的需要來改造和設計生物的性狀 ,并依靠生物的遺傳特性使獲得的優良性狀世代相傳 ,從而得到永久性改良效果。試想 ,把這種生物技術應用于木材改良 ,將為木材改性提供一條全新的思路。首先按照木材用途制定出明確的木材質量指標要求 ,然后根據木材材質性狀的遺傳控制規律找出這些材質性狀的控制基因 ,最后利用現代生物技術改造或設計出新的優良基因。在優良基因的控制作用下 ,樹木生長出具有優良材質性能的木材 ,并且由于樹木的遺傳特性使木材的優良材質性能得以世代相傳 ,從而獲得永久性材性改良效果。這就是所謂材性遺傳改良方法。顯然 ,這種材性的遺傳改良將是一種治本的方法 ,而且 ,它具有超前設計的思想。這是對傳統木材改性技術的根本性的變革。木材材性的遺傳改良若能實現 ,必將具有十分誘人的前景。
3. 2 木材遺傳改良的哲學考證
遺傳與變異是生物界的普遍現象 ,是自然界最普遍的規律之一。所謂遺傳就是生物性狀的不變性 ,也就是子代對親代的繼承性
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