一、木材熱改性的原理

    木材由半纖維素、纖維素、木素和少量的抽提物組成。半纖維素的耐熱性能較差，在高溫作用下，它首先降解，生成游離醋酸，而釋放的醋酸作為一種催化劑，又加速了半纖維素水解成糖類。故加熱后，木材中半纖維素含量顯著減少，且隨著半纖維素的降解，吸濕性的羥基顯著減少，從而木材的吸濕性降低，尺寸穩定性提高。此外，游離醋酸的生成，又使腐朽真菌喜愛的食物顯著減少，因而從食物鏈上抑制了腐朽真菌的生長。

    纖維素是以結晶區和無定形區共存的長分子鏈結構。纖維素吸濕性的大小，取決于無定形區的大小及游離羥基的數量。木材加熱時，游離醋酸的生成，又降解了無定形區中纖維素的微纖絲，使無定形區減少，使纖維素的結晶度和晶體尺寸增大，這也降低了木材的吸濕性，增加了尺寸穩定性。

    木材中含有的少量的抽提物是低分子物質，有樹脂酸、萜類化合物、脂肪、蠟、單寧、酚類化合物等。木材加熱時，大多數抽提物揮發，也使腐朽真菌的食物減少，從而提高了木材的耐腐性。此外，樹脂等化合物的揮發，也改善了木材的油漆和膠合性能。

二、碳化木的性能特點

    碳化木是木材超高溫熱處理的改性產品，它與普通木材相比，有一系列的特點：

    1.吸濕性和吸水性顯著降低。由于木材經超高溫熱處理后，吸濕性的游離羥基官能團大大減少，故木材的吸濕性約可降低51%。

    2.使用時平衡含水率顯著降低，尺寸穩定性大幅度提高。由于木材的吸濕性降低，故在同樣的空氣狀態下，碳化木的平衡含水率與常規木材相比，約可降低50%。尺寸穩定性通常是用木材的弦向或徑向的濕脹性來表示的，由于碳化木的吸濕性顯著降低，因此，其濕脹性也會相應地減少，故尺寸穩定性大幅度提高（約為42%）。

    3.生物耐腐性明顯提高，由于炭化過程中木材的半纖維素降解，生成游離醋酸，又高溫時木材的抽提物揮發，這些都切斷了腐朽真菌的食物鏈，使碳化木的生物耐腐性提高。

    4.提提物的揮發，有利于木材的膠合和表面涂飾。

    5.木材的顏色美觀、均勻、耐久，且可用于不同溫度的“炭化”工藝，模擬名貴樹種的顏色。

    6.木材的硬度和順紋抗壓強度提高。

    7.木材的彈性模量略有增加。

    8.木材的密度略有降低（約為3%）。

    9.木材的搞彎強度降低，但幅度不大。木材的強度與密度有很大關系，因碳化木密度降低，會引起強度降低；但碳化木吸濕性和平衡含水率降低。在同樣的使用環境下，碳化木的含水率顯著低于常規木材，木材的強度又隨著吸著水含水率的降低而增加，故由于含水率降低而產生的強度補嘗，最終使得碳化木抗彎強度的降低幅度不大（約為5%）。

    10.木材的脆性增加，沖擊抗彎強度和剪切強度顯著降低（前者降低約25%，后者降低約20%）。

三、碳化木的分類及對原材料的要求

   根據產品的性能及用途的不同，碳化木可分為室內用及室外用兩大類。前者除了外觀質量要求之外，主要的性能要求為尺寸穩定性，其木材弦向濕脹和干縮率要求為6—8%，其耐腐等級要求為Ⅲ級—稍耐腐；后者除了外觀質量要求之外，主要的性能要求為生物耐久性，其耐腐等級要求為Ⅱ級—耐腐，另外，木材的弦向濕脹和干縮率要求為5—6%。

   歐洲制造碳化木的現用樹種：主要為歐洲赤松（約占39%）、云杉（約占43%），其次為樺木（占8%）、白楊（5%），還有少量的落葉松、榿木、山毛櫸等。

   現階段中國制造碳化木的主要樹種：樟子松、鐵杉、杉木、白蠟木、柞木、楓樺、荷木、香樟、纖皮玉蕊等。

四、碳化木的用途

   用途可分為室內用和室外用兩大類：

   1.室內主要用于：室內裝飾、家具、門窗、壁板、地板、桑拿房木結構及地板等。特別是我國北方新型住宅建筑中，有越來越多的采暖地板，過去由于尺寸穩定性過不了關，不能采用實木地板，只能用強化地板或是多層實木復合地板，在地熱的環境下，強化和復合地板膠層的甲醛釋放，造成的室內空氣污染，是個很棘手的問題。而碳化木尺寸穩定性好，可用于地熱地板，且沒有環境污染問題。

   2.室外主要用于：房屋外墻板、庭院家具、游樂場輕型木構件、露天地板或甲板、田園建筑小品等。由于碳化木脆性增大，故不推薦在重型木結構中使用。碳化木是一種新產品，在中國生產和推廣的時間還不長，但由于它尺寸穩定性和耐腐性好，顏色美觀、古樸典雅，且環境友好，不需添加任何化學藥劑，故已受到消費者青睞。隨著消費者對它的識識不斷深化，相信碳化木會在國內外得到越來越廣泛的推廣應用。