中國研發(fā)出新型激光木材可實現(xiàn)高效固態(tài)激光照明，1月12日，記者從中國林業(yè)科學(xué)研究院獲悉，該院木材工業(yè)研究所木質(zhì)復(fù)合材料創(chuàng)新團隊成功研發(fā)出一種可實現(xiàn)高效率固態(tài)激光照明的高霧度透光木質(zhì)復(fù)合材料。團隊將其命名為木質(zhì)激光散射體復(fù)合材料（以下簡稱激光木材）。這一研究成果日前發(fā)表于國際期刊《先進材料》。

激光木材

透光木材作為一種新型綠色復(fù)合材料，具有一定的霧度，即透光而不清晰。正是這一霧度特性，限制了透光木材在某些要求高透明度的應(yīng)用場景中的使用。

“霧度的產(chǎn)生主要是由于光線在透光木材內(nèi)部發(fā)生散射。這是一個難以完全消除的固有現(xiàn)象。”論文第一作者兼通訊作者、中國林業(yè)科學(xué)研究院木材工業(yè)研究所副研究員唐啟恒對科技日報記者說，“傳統(tǒng)研究思路是努力降低霧度。但我們轉(zhuǎn)變了思路，嘗試利用這一特性探索其潛在的應(yīng)用價值。”

采用逆向思維，該研究團隊成功研發(fā)出了高霧度透光的激光木材。“在微觀層面，這種材料基于木材細胞骨架和樹脂形成了一種雙相互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這種獨特的結(jié)構(gòu)形成了一個折射率非常不均勻的介質(zhì)體系，導(dǎo)致光線在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中發(fā)生強烈散射。值得注意的是，這種高度散射的特性恰好適用于聚集的激光束在3D空間中進行散射，從而實現(xiàn)高效率的固態(tài)激光照明。此外，當(dāng)調(diào)整紅綠藍三基色激光的照射比例時，這種材料還能發(fā)出不同顏色的光。”唐啟恒解釋說。

激光木材作為一種創(chuàng)新的照明材料，具有廣闊的應(yīng)用前景。“無論是室內(nèi)外照明、島嶼照明，還是深水、深海等極端環(huán)境下的照明，激光木材都展現(xiàn)出了獨特的潛力。”論文共同通訊作者、中國林業(yè)科學(xué)研究院木材工業(yè)研究所研究員陳勇平說，這項研究成果既為木材光電子學(xué)的發(fā)展提供了理論支撐，又為木材在激光照明領(lǐng)域的應(yīng)用開辟了新途徑。

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中國林科院木材工業(yè)研究所木質(zhì)復(fù)合材料創(chuàng)新團隊將折射率與纖維素不匹配的樹脂浸入脫除木質(zhì)素的木材，固化后得到高霧度透光木質(zhì)復(fù)合材料，可將束狀聚集激光進行3D空間散射，故將其命名為木質(zhì)激光散射體復(fù)合材料（以下簡稱“激光木材”）。相關(guān)研究成果近日發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊《先進材料》上。

透明木材（亦叫透光木材）是在木材科學(xué)與材料科學(xué)基礎(chǔ)上交叉孕育、發(fā)展起來的一種新型綠色復(fù)合材料。獲得透明木材的常規(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（或木質(zhì)素發(fā)色、助色等基團）的木材，固化成具有一定霧度的透光木質(zhì)復(fù)合材料。不過，霧度（亦叫不清晰度）卻使透明木材難以應(yīng)用于有高透明需要的領(lǐng)域。

論文第一作者兼通訊作者、中國林科院木材工業(yè)研究所副研究員唐啟恒介紹，團隊利用逆向思維研究得到高霧度透光木質(zhì)復(fù)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(luò)結(jié)構(gòu)。“該結(jié)構(gòu)形成折射率極其不均勻的介質(zhì)體系，促使光在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中發(fā)生高度散射——這種特性恰好有將束狀聚集的激光進行3D空間散射的天然優(yōu)勢，不需要經(jīng)過光轉(zhuǎn)換步驟即可實現(xiàn)高效率固態(tài)激光照明，有效解決了當(dāng)前發(fā)光二極管（LED）存在的光轉(zhuǎn)換效率下降的致命缺點，有望成為下一代光源的潛在競爭者。”

論文共同通訊作者、中國林科院木材工業(yè)研究所研究員陳勇平表示，未來，“激光木材”在涉及國防軍工、民用科技的照明領(lǐng)域，例如遠距離島嶼、無接觸室內(nèi)外、深海、極端環(huán)境等，均具有廣闊的應(yīng)用前景。業(yè)界專家認為，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了理論參考，還可助力我國綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)。