近日，中國林科院木材工業(yè)研究所木質(zhì)復合材料創(chuàng)新團隊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）的木材，固化之后得到了高霧度透光木質(zhì)復合材料。由于該材料可將束狀聚集激光進行3D空間散射，進而實現(xiàn)照明效果，團隊將其命名為木質(zhì)激光散射體復合材料（簡稱“激光木材”）。研究成果于近日發(fā)表于《先進材料》（Advanced Materials）上。
激光木材的制備過程及其在照明領域的應用示范。中國林科院供圖
透明木材（亦叫透光木材、玻璃木、木質(zhì)玻璃等）是在木材科學與材料科學基礎上交叉孕育發(fā)展起來的一種新型綠色復合材料。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）的木材中，固化成具有一定霧度的透光木質(zhì)復合材料。霧度（亦叫不清晰度）作為透明木材的一個特點，使得該材料在需要高透明的領域難以得到應用，從而變成一個缺點。
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，霧度主要是由于光在透明木材中散射引起的，無法避免，很多研究人員致力于解決霧度的問題，卻忽視了一個道理：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)代科學中的功能定位。
于是，該團隊利用逆向思維，研究得到的這一高霧度透光木質(zhì)復合材料，在微觀下表現(xiàn)為木材細胞骨架和樹脂形成雙相互穿網(wǎng)絡結構。該結構形成折射率極其不均勻介質(zhì)體系，促使光在網(wǎng)絡結構中發(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行3D空間散射的天然優(yōu)勢，無需經(jīng)過光轉換步驟，即可實現(xiàn)高效率固態(tài)激光照明。
這有效解決了當前發(fā)光二極管（LED）存在光轉換“效率下降”的致命缺點，打開了木材在激光照明領域應用的可能性，有望成為下一代光源的潛在競爭者。
與此同時，調(diào)整紅綠藍三基色激光照射比例時，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多年前光的合成實驗。
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”未來在多個領域均具有巨大的應用前景。該成果不僅為木材光電子學的發(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綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展和生態(tài)文明建設。
該項工作得到國家林草局青年拔尖人才項目、國家自然科學基金項目等資助。
