在家具行業(yè)或者是使用木材的行業(yè)里，由于地域、耐候性等原因，木質(zhì)部分生蟲、開裂、變形等問題困擾著使用者，直至一種新型的改性木材的誕生，這些問題才開始逐漸解決。那么這種新型的改性木材工藝是什么？怎么來的？為什么可以實(shí)現(xiàn)呢？今天我們就這些問題聊一聊。
01
重新認(rèn)識(shí)木材
從微觀世界 從分子視角
木材可以描述為由木質(zhì)素（一種天然塑料）黏合起來的纖維素所組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)自然材料。
如果沒有木質(zhì)素，木材會(huì)是一束松散的纖維；如果沒有纖維素，木材會(huì)呈多孔海棉狀，缺乏強(qiáng)度。
除了纖維素和木質(zhì)素外，木材細(xì)胞中還含有水分和許多微量元素以及礦物質(zhì)。對(duì)木材結(jié)構(gòu)有大致的了解后，可以幫助使用者明白不同種類木材的不同特性和彎板能力、抗壓能力等使用效果。
不同于其它制作家具的材料，木材對(duì)于濕度非常敏感，也就是說它會(huì)吸收或釋放水分。木材在任何時(shí)候都會(huì)吸收濕氣，尤其是沒有做表面處理時(shí)，會(huì)使木材膨脹。
所以才會(huì)出現(xiàn)在潮濕天氣，木門可能會(huì)因?yàn)槲諠駳馀蛎?，變得很難開合，而在干燥天氣則釋放水分過快過多產(chǎn)生開裂現(xiàn)象。
▲ 木材的大致構(gòu)成比例
木材的主要成分是纖維素（40-50%）、半纖維素（25-35%）和木質(zhì)素（軟木為25-30%，硬木為20-25%）。
纖維素和半纖維素是碳水化合物，是木材的結(jié)構(gòu)成分。纖維素是一條長(zhǎng)鏈（DP 5000–10000）由葡萄糖單元組成，而半纖維素是較短的鏈（DP 150–200）由各種單糖組成，半纖維素的組成和含量因木材種類而異。
簡(jiǎn)單點(diǎn)講：纖維素和半纖維素主要成分就是各種“糖”和水。
我們都知道“糖”是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，對(duì)于微生物、蟲子也是，這也是就是木材在應(yīng)用中產(chǎn)生各種問題的根源之一，另一個(gè)根源就是“水”。
02
木材常見應(yīng)用問題
從糖分到水分
木材應(yīng)用已經(jīng)有數(shù)千年或上萬年歷史，從壘屋筑墻到家居日用品處處都離不開木材。特別是家具，木材是不可或缺的材料，甚至是唯一材料。
為什么我們能看到傳承至今的各種玉器、石器、青銅器卻看不到宋元時(shí)期往前的家具呢？能追溯歷史的最多到明清時(shí)期，這都還只有名貴木材才行。
▲ 成為藏品的明清時(shí)期家具
是因?yàn)槌四静谋旧碛写嬖?ldquo;使用年限”外，還會(huì)出現(xiàn)各種應(yīng)用問題，比較明顯的問題就是：受潮、生霉、腐爛、翹曲、開裂和蟲蛀。
▲ 木材六大問題
這六個(gè)問題與水分和糖分息息相關(guān)，木材在任何場(chǎng)景下都會(huì)吸收水分，當(dāng)空氣中水分較多時(shí)，就容易受潮。受潮后微生物作用下，憑借著木材的糖分滋養(yǎng)，就會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)出霉菌，霉菌吞噬木材的纖維素（糖）之后，或過程中，木材會(huì)腐爛。
另外就是當(dāng)水分短時(shí)間內(nèi)失衡時(shí)，木材還會(huì)發(fā)現(xiàn)翹曲、開裂的現(xiàn)象，受潮或翹曲，木門或者是家具的柜門如果全是實(shí)木時(shí)就有吱嘎吱嘎的開合聲或閉合不嚴(yán)等問題。
木制品蟲蛀、腐爛問題有概率出現(xiàn)，在低層建筑出現(xiàn)得比較多，一旦出現(xiàn)產(chǎn)品基本就報(bào)廢了，不可逆，即便滅蟲之后對(duì)于產(chǎn)品都是永久性損壞。
03
烏木 / 碳化木
從自然到工業(yè)化
“家有財(cái)寶一箱 不如烏木一方”，這是中國(guó)民間對(duì)于烏木的一種描述，從古至今都陸續(xù)有烏木被人發(fā)現(xiàn)，這些來自低洼河床底的木材在沉寂上千年之后再現(xiàn)世間，引起從民間鄉(xiāng)紳世家到皇家王室的關(guān)注，因其貴重和不腐、不生蟲等若干好處被用于制作家具和壽材。
▲ 上海尊木匯展示的烏木
烏木的誕生過程是從原木進(jìn)行改性，其過程被稱為炭化，因此被稱為“碳化木”，仍有木材的加工性能，卻無常見木材的應(yīng)用問題。
進(jìn)入近現(xiàn)代之后，木材的應(yīng)用量越來越大，木材的應(yīng)用問題也就是隨之而來，隨著工業(yè)革命的開啟，各行各業(yè)的傳統(tǒng)材質(zhì)都得到改進(jìn)，在木材的應(yīng)用上也被很多國(guó)家相關(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)行研究。
▲ 碳化木又稱為熱處理木材
加熱木材可獲得木材含水率降低的同時(shí)對(duì)木材的物理性能、防蟲等性能也有所改善的研究成果早在1937年就被歐洲發(fā)現(xiàn)。
1990年代后期，愛沙尼亞、芬蘭等國(guó)開始對(duì)通過加熱木材達(dá)到改性的工藝進(jìn)行商用，并稱之為熱處理木材。
▲ 碳化木從桑拿房的特需材料到室外、室內(nèi)家具的應(yīng)用
至2007年，美國(guó)熱處理公司開始逐漸多了起來，2012年，最早做熱處理木材的公司進(jìn)入美國(guó)，并開啟了全球多個(gè)國(guó)家的推廣應(yīng)用之旅，讓碳化木在全球范圍內(nèi)開始越來越多的人關(guān)注。
▲ 碳化木全球應(yīng)用簡(jiǎn)史
在全球開始越來越多的應(yīng)用碳化木之后，該工藝的木材用量節(jié)節(jié)攀升。以ThermoWood公司公開的產(chǎn)量為例，從2001年到2020年年產(chǎn)量從1萬多立方米到23萬立方米，從側(cè)面佐證了該木材工藝的受歡迎度。
碳化木工藝在中國(guó)市場(chǎng)上也有部分廠商選擇，其中大多數(shù)主要應(yīng)用于室外的產(chǎn)品，2018年左右，什木坊木門研發(fā)團(tuán)隊(duì)開始關(guān)注起碳化木工藝，并反復(fù)探索試驗(yàn)，至2021年將碳化木應(yīng)用于各個(gè)系列產(chǎn)品里，通過市場(chǎng)端消費(fèi)者反饋來看，普遍認(rèn)同碳化木的環(huán)保等多個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)。
04
詳解碳化木
工藝到特性
碳化工藝對(duì)木材改性是如何實(shí)現(xiàn)的呢？
底層原理：去“糖”&去水分。
▲ 碳化木生產(chǎn)車間
在對(duì)木材進(jìn)行加熱處理時(shí)，達(dá)到200度以上高溫之后，木材里的纖維素大量聚集并降解，水分蒸發(fā)至0%狀態(tài)，逐漸降溫后水分比例會(huì)有所回升，但會(huì)穩(wěn)定下來，并且在后續(xù)使用過程中幾乎不會(huì)再回升到改性之前。
▲ 碳化木含水率變化參考
在200度左右的高溫、失氧環(huán)境下，木材快速老化，降解糖分、樹脂等被解析出或被“燃燒”（根據(jù)處理工藝不同，燃燒的狀態(tài)不同），讓碳化后的木材擁有與未處理木材完全不同的細(xì)節(jié)。
▲ 碳化木在顯微鏡下與350年歷史木材相似
在全球?qū)τ谀静姆矫嫜芯课墨I(xiàn)來看，普遍認(rèn)為熱處理木材（碳化木）有以下特色。
A、木材耐用度大幅提升，分別達(dá)到25年-50年及以上。
B、木材密度重量降低，在運(yùn)輸營(yíng)建等應(yīng)用上降本增效。
▲ 不同木材的不同程度的碳化效果
C、木材顏色發(fā)生改變，部分普通木材碳化之后能達(dá)到高端木材紋理效果。
D、對(duì)于防蟲有顯著效果，有效降低蟲蛀風(fēng)險(xiǎn)。
E、對(duì)于防霉有顯著效果，多個(gè)國(guó)家的研究資料均有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)此證實(shí)。
F、物理處理天然環(huán)保，對(duì)比用化學(xué)處理的防腐木有更好效果。
G、尺寸的穩(wěn)定性增加，耐候性大幅度增加，開裂、翹曲情況大幅度降低或杜絕。
總結(jié)
碳化木并非發(fā)明創(chuàng)造級(jí)工藝，擁有的特性對(duì)于木材的應(yīng)用有革命性的意義，在部分國(guó)家享有無可比擬的重要性，在中國(guó)尚屬于未全面推廣的木材改性工藝，應(yīng)用于室內(nèi)家具的更為鮮見。
什木坊是中國(guó)木門行業(yè)創(chuàng)立時(shí)間較早的品牌之一，二十余年的成長(zhǎng)歷史里對(duì)于家居健康非常關(guān)注，在全國(guó)擁有數(shù)百上千家銷售網(wǎng)點(diǎn)，因?yàn)槟静牡奶烊惶匦宰尯芏嗟貐^(qū)的實(shí)木類定制產(chǎn)品存在品質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)，今年推出來的碳化木產(chǎn)品大幅度對(duì)這種情況進(jìn)行改善。
基于連日來超大量的碳化木（熱處理木材）工藝的研究，我們從零開始認(rèn)識(shí)了這種工藝，并被這些資料、視頻安利了，認(rèn)為碳化木如果能得到大力推廣的話，除了對(duì)現(xiàn)有木材的問題改善外，還是對(duì)森林資源的另一種保護(hù)。
