木材为何“僵硬”

植物组织的微观结构决定了木材的力学特性。木材的细胞壁由纤维素、半纤维素等多糖和木质素共同组成，木质素填充于细胞壁空隙之间并逐步沉积，使木质部获得高强度，支撑植物生长与承载重量。木质素是木头的“骨架”，赋予木材强度，但也削弱了其可塑性。

让木头变柔软的思路往往来自脱木质素过程。造纸等工艺在早期就通过化学方法去除木材中的木质素，得到以纤维素为主的浆料，从而实现纸张的生成。不过，纯粹去除木质素会削弱木材的整体结构，因此如何在不牺牲机械强度的前提下实现可塑，是科研需要解决的关键难题。

可塑木材的新进展

最新的研究尝试是在不将木材打碎成木浆的前提下对薄木片进行处理。具体做法是，对约3毫米厚的薄木板进行部分脱木质素处理，去除大约一半左右的木质素与部分半纤维素，然后进行干燥，得到“压缩木头”。由于木质素的支撑被削弱，内部维管与纤维结构在初步处理后坍缩挤压变得致密，木头呈现僵硬状态。

随后将压缩木头浸水约数分钟，执行一个被称为“冲水”的过程。这一步让维管结构重新打开，微观层面产生可变形的空间，木头因此获得了可折叠的能力。经室温晾干后，木头的形状固定下来，具备重复折叠而不易破裂的特性。

实验结果显示，晾干后的可塑木头在沿木纤维方向的抗拉强度约为原木的六倍，抗压强度约为原木的两倍；在密度较低的前提下，其比抗拉强度显著优于常见铝合金板，具备在同等强度条件下更轻的优势。这种材料能够被折叠成锯齿、螺旋、星形等复杂构型，甚至出现了能承载小型车辆重量的蜂窝状结构。

更硬的木材：提升硬度的新尝试

在另一个研究方向中，研究团队同样对天然木材进行脱木质素处理，获得以纤维素为主的基体。通过在室温下以一定压力进行热压并缓慢干燥，最后将样品浸入食品级油以提升表面防水性，得到“硬化木头”材料。

这类硬化木头的硬度显著提升。用硬化木头制作的木刀在显微观测下，对木纤维方向平行与垂直刀刃的切割都显示出高于普通钢制餐刀的锋利度。实验还展示了硬化木钉的应用，经过抛光处理的硬化木钉能够将多块木板牢固钉接，锋利程度可媲美商用钢钉且耐腐蚀性更佳贝斯特bst2222。除了刀具与钉子，硬化木头在地板与家具领域也具备更高的耐磨性与耐刮擦性。

加工条件的优势

两项研究共同显示，推动木材可塑化与硬化的工艺均依赖于相对温和的加工条件：脱木质素、干燥、水处理或轻微压缩等步骤，均在常温至低温范围内即可完成，能量消耗远低于高温金属加工。这意味着若大规模投入生产，原材料成本低、生产成本更具竞争力，且木材作为原料的获取也更为便捷。

未来展望与挑战

可塑木材与硬化木头的出现，为木材转向更广泛应用铺平了道路，未来或在城市基础设施、家居产品等领域逐步替代部分金属与塑料材料，带来更低的能耗与更低的环境影响。然而仍需解决若干挑战，例如木材的耐久性、抗真菌和抗虫害能力，以及防火性能等。随着后续研究的推进，木材这一古老材料有望在现代工程与日常生活中焕发新生，成为更绿色、更可持续的材料选择。