世界現(xiàn)存最古老、最高的木塔-佛宮寺釋迦塔（應(yīng)縣木塔）  圖片來源：新浪微博@遺產(chǎn)君        人類使用木材的歷史可以追溯到茹毛飲血的時(shí)

人類使用木材的歷史可以追溯到茹毛飲血的時(shí)代，近代一些歷史學(xué)家認(rèn)為人類在進(jìn)入石器時(shí)代之前曾經(jīng)經(jīng)歷了漫長的“木器時(shí)代”。木材在人類歷史相當(dāng)長的一段時(shí)間之內(nèi)有著舉足輕重的地位，涵蓋了衣食住行等各個(gè)階段。

進(jìn)入工業(yè)革命以來，機(jī)器逐漸替代了人力，加之人類對于木材需求量的增大，導(dǎo)致人類對于森林的砍伐速度變快，生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞。

近年來，全球天然林資源日益短缺，主要木材資源大多來自人工林。由于人工林木材輪伐期短，未成熟材較多，木材本身存在半纖維素及木質(zhì)素含量較高，材質(zhì)差，密度低，耐久性差等缺點(diǎn)，因而大大限制了使用范圍。

為改進(jìn)木材本身的缺點(diǎn)，各國開始著力研究木材的改性處理。最初，人們首先考慮的是利用化學(xué)藥劑浸漬或者加壓注入處理的方式改進(jìn)木材性能，并取得了不錯(cuò)的效果，但是化學(xué)藥劑對于人類健康和環(huán)境品質(zhì)有著一定的影響。隨著人們對于環(huán)境保護(hù)意識的提高，歐盟及美國已經(jīng)出臺相應(yīng)的規(guī)章措施，限制化學(xué)改性木材的使用范圍。

20世紀(jì)30年代，美國開始將對環(huán)境無污染的熱處理（Heat treatment）技術(shù)應(yīng)用到木材改性當(dāng)中，經(jīng)過近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，木材的炭化（熱處理）技術(shù)日漸成熟。近幾年，芬蘭、法國、荷蘭等國開始系統(tǒng)的研究炭化技術(shù)并開發(fā)出一系列成熟方案。

炭化現(xiàn)階段的發(fā)展

木材炭化主要有氣相介質(zhì)加熱法、蒸汽環(huán)境加熱法（水熱法）、惰性氣體環(huán)境加熱法、油性環(huán)境加熱法等四種

1. 氣相介質(zhì)加熱法

該工藝主要分為三個(gè)階段

（1）高溫干燥（升溫階段）

木材在碳化窯（罐）內(nèi)快速升溫至100℃左右。其后，溫度穩(wěn)定增至130℃，在此溫度下木材含水率降至0%

（2）炭化階段（處理階段）

高溫干燥結(jié)束后，碳化窯（罐）溫度增至180℃~250℃之間。利用蒸汽作為導(dǎo)熱介質(zhì)。當(dāng)達(dá)到預(yù)定目標(biāo)后，溫度維持2~3個(gè)小時(shí)。

（3）冷卻與平衡處理（降溫階段）

開始水冷系統(tǒng)，使溫度降至80℃~90℃之間，再利用調(diào)試系統(tǒng)使得木材中含水率恢復(fù)至4%~7%。此步驟目的是為了避免木材表面及內(nèi)部發(fā)生干裂或者撕裂現(xiàn)象。

注：上述數(shù)值僅作參考，具體數(shù)值根據(jù)木材種類及尺寸而定

主要代表工藝

2. 蒸汽環(huán)境加熱法（水熱法）

該工藝主要分為三個(gè)階段

（1）水熱處理階段

以溫度160℃~190℃、壓力0.6MPa~0.8MPa的條件對生材進(jìn)行炭化；其中，半纖維素中的乙酰基裂解形成醋酸，碳水化合物降解產(chǎn)生甲醛、糠醛，木質(zhì)素裂解產(chǎn)生醛類。

（2）固化階段

當(dāng)木材含水率降至10%時(shí)，以170℃~190℃，常壓、缺氧環(huán)境予以固化。借由木質(zhì)素芳香核上形成的活性基以及生成的醛類，進(jìn)行縮合反應(yīng)。進(jìn)而減少木材的吸水性，增加木材穩(wěn)定性。

（3）炭化階段

繼續(xù)使用170℃~190℃。此過程，酚類化合物與酚結(jié)構(gòu)物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)，生成不溶于水的高聚合物，存在于細(xì)胞壁周圍。

主要代表工藝

3. 惰性氣體環(huán)境加熱法

將木材至于密閉容器內(nèi)，通入氮?dú)猓⒓訜嶂?10℃~240℃。此工藝溫度對于木材性質(zhì)的影響極大。當(dāng)炭化溫度為210℃時(shí)，木材機(jī)械性能提高，但是耐久性變化不大；但是當(dāng)溫度到達(dá)230℃時(shí)，耐久性提高，但是材質(zhì)變脆。

代表工藝

4. 油性環(huán)境加熱法

將木材放在180°C至220°C的油（亞麻籽油）中。此過程也可以與化學(xué)添加劑一起使用，以改變木材性能。

代表工藝

雖然各種炭化工藝各有不同，但是原理都是一樣。都是將木材置于缺氧的環(huán)境下，進(jìn)行高溫?zé)崽幚恚鼓静闹械睦w維素、半纖維素、木質(zhì)素分解、揮發(fā)、反應(yīng)，形成新的化學(xué)鍵，提高木材的穩(wěn)定性和耐久性。

木材是一種多功能的原材料，也是唯一的可再生建筑材料。木結(jié)構(gòu)建筑各部件共同體現(xiàn)了木材良好的承重、隔熱、隔音、防潮、防火和耐用的特點(diǎn)。增加木材在建筑中的使用，能夠減少對其他材料如混凝土、鋼筋和磚的使用。這些材料不但不可再生，而且制造過程能耗高，碳排量很大。

隨著全球溫室氣體排放量的增加，溫室效應(yīng)越來越明顯。現(xiàn)在的經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)需要更多的可再生能源、節(jié)能的建筑材料、節(jié)能的建筑和低耗的交通。因此，建筑行業(yè)的短期和長期發(fā)展目標(biāo)，都是要通過運(yùn)用環(huán)保材料和節(jié)能建筑來減少碳排放。在未來相當(dāng)長的一段時(shí)期內(nèi)，木材都會作為一種主要的資源存在。而提升木材整體性能無疑是未來發(fā)展的趨勢