中国绿色时报2017年9月15日讯 记者潘春芳 王建兰 宋平报道

　　杨木、杉木等速生材能否华丽转身替代珍贵木材？木材是否可以像玻璃一样防水？竹子为何能弯而不折，刚中带柔？中国林科院木材工业研究所副研究员王小青的研究很有用，也很有意思。

　　自2014年我国对东北天然林停止商业性采伐后，人工林愈加成为木材市场上的重要依存力量。然而，由于人工林速生，其木材性能大打折扣，如北方主要造林树种杨树，其木材密度偏小、材质软、强度低、易变形等缺陷，使得其应用范围相对受限，产品附加值也大大降低。因此，木材改性，实现人工林木材的提质优化成为木材专家们研究的目标。

　　恰逢此时，王小青，欧盟玛丽居里学者奖学金资助者，从瑞士联邦材料科学与技术研究所（EMPA）学成归来，他看到市场上这一重大需求，结合自身在国外学习的经验，带领团队立即着手攻关相关技术。

　　“木材改性”不是新鲜词，只不过我国传统的木材改性技术，多通过添加脲醛、酚醛、三聚氰胺等醛类物质作为改性剂来增强木材性能。这类改性剂虽能对木材性能有所改善，但其释放的醛类物质严重危害人体的身心健康，尤其是作为家具材使用，更是带来很多安全隐患。因此，绿色、环保无醛改性剂的研发势在必行。

　　王小青团队将目光聚焦在生物基糠醇上。糠醇取源于玉米秆、甘蔗渣等农业剩余物，来源广泛，且相比于醛类化学药剂更加绿色环保，无毒无害。具体来讲，这项技术就是以糠醇为改性剂对木材进行浸渍处理。在催化剂和加热的条件下，糠醇单体在木材内部固化，形成高度交联的糠醇树脂，填充木材细胞壁微孔或细胞腔，进而实现材质改良。糠醇改性后木材具有良好的尺寸稳定性和抗生物耐腐性能。尽管这一技术已在挪威等发达国家实现了商业化生产，但国内的相关研究较少，更未实现产业化，且糠醇改性后的木材，韧性会降低，变脆，木材颜色呈棕褐色，制备工艺也有待改良。为此，王小青及其团队在实现糠醇改性剂替代改良之后，试图继续通过对催化剂、助剂配方的筛选和优化，制备出一种成本相对较低、高渗透性、常温储存稳定的糠醇改性溶液，并研究人工林杨木糠醇树脂改性的优化工艺及改性机理，进一步完善这一技术体系，进而加快糠醇在木材改性市场的推广与应用。

　　当前，王小青还在开展另一项重要研究——超疏水木材，这也是木材改性技术中的另一项重要内容，同样来源于我们日常生活对木材应用的新需求。

　　王小青介绍说，这项研究受自然界中的超疏水现象的启示：水滴在一片荷叶上会形成一个球形，而不是铺展开来，究其原因，在于荷叶表面具有“粗糙”的微观形貌以及疏水的表皮蜡。这种特殊的结构有助于锁住空气，防止水将表面润湿。像荷叶这样的表面就是“超疏水表面”，它可以有效地防止污水、灰尘等细微杂质的污染。

　　但说来容易做来难，如何把荷叶的这项“特异功能”复制给木材，赋予木材超疏水、自清洁、防污功能，王小青可是花费了不少功夫。

　　为了攻破这一技术难关，王小青经常加班到深夜，忘了节假日。功夫不负有心人，王小青团队最终选择利用性能稳定的纳米二氧化硅为无机填料，以具有粘结功能的透明聚合物（环氧树脂、有机硅油）为有机基质，采用工艺简单的浸渍涂膜法在木材表面成功构建了具有可控微/纳米结构的有机-无机杂化超疏水膜。附有超疏水膜的木材具有良好的自清洁、耐磨性、耐水洗、耐高湿、耐光老化以及耐酸碱腐蚀等性能。超疏水木材有望应用于浴室内装修、园林景观建筑、木栅栏等场合。

　　作为中国林科院第四届杰出青年代表，王小青是努力的，更是幸运的。但在荣誉背后，王小青坦言：科研的道路上，并不是一帆风顺。

　　刚参加工作的时候，王小青感到有些迷茫，有一段时间竟陷入无所适从的境地。他说，对于一名科研工作者来说，找不准自己的研究方向，没有了目标，是最痛苦的一件事。但，好在自己非常幸运，很快得到了“高人”指点。

　　2009年，德国马普学会的Burgert教授受邀来中国林科院木工所做报告。精彩的报告内容一下子吸引了台下的王小青，给他打开了一个全新的世界。王小青说：“Burgert教授做的是植物力学方面的研究，非常微观，很多科学现象我们平常根本就没深入思考过，比如，树木从幼龄到成熟，树干木质部微纤丝角逐渐变小，其背后的生物学意义是什么？”受此启发，王小青对竹材的微观结构产生了浓厚的兴趣，他先后两次赴德国马普学会胶体与界面研究所做访问学者。

　　在德国专家的指导以及国家自然科学基金的资助下，王小青着手研究毛竹纤维细胞壁结构和力学适应性机制。研究过程中，他与团队成员突破传统的研究方法，采用先进的激光共聚焦拉曼显微技术，成功获得了毛竹纤维细胞壁的化学成分（纤维素、木质素）分布以及纤维素大分子的取向信息，并采用纳米压痕仪，测试了维管束纤维细胞壁力学性质。研究发现，与木材管胞不同，竹材纤维次生壁表现为厚薄交替的多壁层结构，这种复杂的壁层结构使得细胞壁纵向弹性模量最大化，同时木质化增强了纤维横向的刚度。这项研究从纳米尺度上解释了细长竹竿为何具有很强的抗弯能力，促进了人们对竹材内在优化结构设计的认识，为定向制备高性能仿生新材料提供了理论依据。这项基础理论研究成果，是王小青参加工作后获得的第一个成绩单。

　　经过这件事后，王小青懂得了一个道理。他说：“如果一个人产生了迷茫，那肯定是他的智慧还不够，这个时候就需要更有智慧的人来指点。”这种感悟和经验不仅成为他自己的向导，同时，也成为他教导研究生的重要一课：要积极参加学术交流，善于向比自己更有智慧的人请教学习，站在巨人的肩膀上让自己尽快成长成熟。现如今，王小青的研究生大部分都在国外继续学习深造，这是他作为导师最大的骄傲。

　　在德国研究竹子期间，还有一件事让王小青印象深刻。在一次实验中，王小青发现了一个令人振奋的结果，当时如果发表出来，可能会在学术界产生一定的影响。但受德国人严谨科学态度的感染，他又增加了样本量进行重复试验，发现之前的研究结果只是一个“偶然现象”。瞬间的惊喜与失落，让王小青有些失望，但科研容不得半点草率。回忆起这段往事，王小青庆幸自己当初没有冲动。他说：“荣誉对一名科研工作者固然很重要，但现在，我更在乎的是有没有实实在在地解决科学问题，有没有认真培养研究生，荣誉倒更像是科研的副产品了。”

　　短短一个多小时的访谈，王小青沉稳、冷静的思考和语言给我们留下了深刻的印象。他笑称：“科研工作的特点就是‘身体下班，大脑从来不下班’，希望自己能做出更多有意义的研究。”