如果說過去的 30 0年是物理科學(xué)的黃金時代 ,那么我們可以說 2 1世紀將是生物科學(xué)的輝煌世紀。當今 ,以生物技術(shù)為前沿的新技術(shù)革命正在全世界范圍內(nèi)興起 ,并已在社會、經(jīng)濟、生產(chǎn)和生活等各個領(lǐng)域產(chǎn)生爆炸性的沖擊波。正如當年物理科學(xué)的飛躍發(fā)展帶動了科學(xué)技術(shù)全面革命一樣 ,現(xiàn)代生物技術(shù)向其它學(xué)科的滲透 ,將引起許多學(xué)科產(chǎn)生深刻的革命。可以預(yù)言 ,把生物技術(shù)與木材科學(xué)相結(jié)合 ,必將促進傳統(tǒng)的木材改性技術(shù)產(chǎn)生根本性的變革。
1 木材材性改良問題的提出
林業(yè)生產(chǎn)有兩大目的 ,一是追求生態(tài)效應(yīng) ,二是追求經(jīng)濟效益。人工用材林生產(chǎn)的目的顯然是后者 ,即為了獲得高價值的木材產(chǎn)品。和其它工業(yè)產(chǎn)品一樣 ,木材產(chǎn)品也具有產(chǎn)量和品質(zhì)的雙重屬性。片面追求速生豐產(chǎn)是不科學(xué)的 ,應(yīng)該權(quán)衡考慮產(chǎn)量和品質(zhì) ,因為只有優(yōu)質(zhì)而高產(chǎn)才是人工用材林生產(chǎn)所追求的完整目標。木材的品質(zhì)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(zhì)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?nèi)祟惖哪静男枨?,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?nèi)祟惖哪静睦媒嵌葋砜?,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(xué)工作者提出了木材材性改良的要求。
2 傳統(tǒng)的木材改性方法
傳統(tǒng)的木材改性技術(shù)被稱之為木材改性工藝學(xué)。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(xué)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(chǎn)。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(chǎn)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(wěn)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(chǎn)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(chǎn)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(zhì)人造板的尺寸穩(wěn)定性處理中被廣泛采用。木材的電暈處理是新近發(fā)展形成的一種木材物理改性方法。此是將木材基質(zhì)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(xué)改性方法
凡使用化學(xué)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(tǒng)稱為木材化學(xué)改性方法。木材化學(xué)改性的應(yīng)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(yīng)用。另外還有木塑復(fù)合材料 (WPC)的制作也應(yīng)屬于木材的化學(xué)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(tǒng)改性方法是以已經(jīng)長成的木材為對象 ,針對業(yè)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(xué)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(tǒng)的木材改性方法簡直是無能為力。這就迫使我們?nèi)で蟾行�、更先進和更科學(xué)的木材改性途徑。
3. 1 材性遺傳改良的設(shè)想基因物質(zhì)是決定樹木材性的根本原因。生物技術(shù)發(fā)展到今天 ,人們已經(jīng)能夠按照自己的意圖來改造和設(shè)計生物的遺傳基因 ,也就是按照自己的需要來改造和設(shè)計生物的性狀 ,并依靠生物的遺傳特性使獲得的優(yōu)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(shù)應(yīng)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(zhì)量指標要求 ,然后根據(jù)木材材質(zhì)性狀的遺傳控制規(guī)律找出這些材質(zhì)性狀的控制基因 ,最后利用現(xiàn)代生物技術(shù)改造或設(shè)計出新的優(yōu)良基因。在優(yōu)良基因的控制作用下 ,樹木生長出具有優(yōu)良材質(zhì)性能的木材 ,并且由于樹木的遺傳特性使木材的優(yōu)良材質(zhì)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(shè)計的思想。這是對傳統(tǒng)木材改性技術(shù)的根本性的變革。木材材性的遺傳改良若能實現(xiàn) ,必將具有十分誘人的前景。
3. 2 木材遺傳改良的哲學(xué)考證
遺傳與變異是生物界的普遍現(xiàn)象 ,是自然界最普遍的規(guī)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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