中国研发出新型激光木材可实现高效固态激光照明

中国研发出新型激光木材可实现高效固态激光照明，1月12日，记者从中国林业科学研究院获悉，该院木材工业研究所木质复合材料创新团队成功研发出一种可实现高效率固态激光照明的高雾度透光木质复合材料。团队将其命名为木质激光散射体复合材料（以下简称激光木材）。这一研究成果日前发表于国际期刊《先进材料》。

激光木材

透光木材作为一种新型绿色复合材料，具有一定的雾度，即透光而不清晰。正是这一雾度特性，限制了透光木材在某些要求高透明度的应用场景中的使用。

“雾度的产生主要是由于光线在透光木材内部发生散射。这是一个难以完全消除的固有现象。”论文第一作者兼通讯作者、中国林业科学研究院木材工业研究所副研究员唐启恒对科技日报记者说，“传统研究思路是努力降低雾度。但我们转变了思路，尝试利用这一特性探索其潜在的应用价值。”

采用逆向思维，该研究团队成功研发出了高雾度透光的激光木材。“在微观层面，这种材料基于木材细胞骨架和树脂形成了一种双相互穿网络结构。这种独特的结构形成了一个折射率非常不均匀的介质体系，导致光线在网络结构中发生强烈散射。值得注意的是，这种高度散射的特性恰好适用于聚集的激光束在3D空间中进行散射，从而实现高效率的固态激光照明。此外，当调整红绿蓝三基色激光的照射比例时，这种材料还能发出不同颜色的光。”唐启恒解释说。

激光木材作为一种创新的照明材料，具有广阔的应用前景。“无论是室内外照明、岛屿照明，还是深水、深海等极端环境下的照明，激光木材都展现出了独特的潜力。”论文共同通讯作者、中国林业科学研究院木材工业研究所研究员陈勇平说，这项研究成果既为木材光电子学的发展提供了理论支撑，又为木材在激光照明领域的应用开辟了新途径。

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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的木材，固化后得到高雾度透光木质复合材料，可将束状聚集激光进行3D空间散射，故将其命名为木质激光散射体复合材料（以下简称“激光木材”）。相关研究成果近日发表在学术期刊《先进材料》上。

透明木材（亦叫透光木材）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，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——这种特性恰好有将束状聚集的激光进行3D空间散射的天然优势，不需要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，有望成为下一代光源的潜在竞争者。”

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。