激光木材在照明领域的应用示范 创新团队供图

中国林科院木材工业研究所木质复合材料创新团队将折射率与纤维素不匹配的树脂浸入脱除木质素（或木质素发色、助色等基团）的木材，固化后得到高雾度透光木质复合材料。由于该材料可将束状聚集激光进行3D空间散射，进而实现照明效果，故创新团队将其命名为木质激光散射体复合材料（简称“激光木材”）。相关研究成果近日发表在学术期刊《先进材料》（Advanced Materials）上。

自人类在地球上诞生起，木材就始终伴随我们，具有绿色环保、来源广泛、固碳能力强等优良特性。从材料学的视角看，木材具有极其复杂的结构和多种性能，通过学科交叉，借助其他学科的新概念和新原理，有望实现木材组织性能和结构功能的跨越性提升或变革性发展。透明木材（亦叫透光木材、玻璃木、木质玻璃等）是在木材科学与材料科学基础上交叉孕育、发展起来的一种新型绿色复合材料。获得透明木材的常规做法是将折射率与纤维素匹配的高分子树脂浸入脱除木质素（或木质素发色、助色等基团）的木材，固化成具有一定雾度的透光木质复合材料。不过，雾度（亦叫不清晰度）却使透明木材难以应用于有高透明需要的领域。

论文第一作者兼通讯作者、中国林科院木材工业研究所副研究员唐启恒介绍，雾度主要由光在透明木材中散射引起，无法避免，很多研究人员致力于解决雾度问题，却忽视了一个道理，即是否可以反其道行之，充分提高并利用雾度，探索其在现代科学中的功能定位。于是，团队利用逆向思维研究得到高雾度透光木质复合材料，在微观下表现为木材细胞骨架和树脂形成双相互穿网络结构。“该结构形成折射率极其不均匀的介质体系，促使光在网络结构中发生高度散射——这种特性恰好成为将束状聚集的激光进行3D空间散射的天然优势，无需经过光转换步骤即可实现高效率固态激光照明，有效解决了当前发光二极管（LED）存在的光转换效率下降的致命缺点，打开了木材在激光照明领域应用的可能性，有望成为下一代光源的潜在竞争者。”在解释上述原理的同时，唐启恒还指出，当调整红绿蓝三基色激光照射比例时，该材料还能发出不同颜色的光，从而开创性地利用木材再现了牛顿在350多年前光的合成实验。

论文共同通讯作者、中国林科院木材工业研究所研究员陈勇平表示，未来，“激光木材”在涉及国防军工、民用科技的照明领域，例如远距离岛屿、无接触室内外、深水、深海、极端环境等，均具有广阔的应用前景。业界专家认为，该成果不仅为木材光电子学的发展及木材高值化利用提供了理论参考，还可助力我国绿色低碳高质量发展和生态文明建设。

该项工作得到国家林草局青年拔尖人才项目（2022132007）、国家自然科学基金项目（31800484）等经费的资助。中国林科院木材工业研究所研究员郭文静、常亮作为团队核心成员参与了这项工作。