材料的宏观与微观特征

木材的微观和宏观特征对材料的设计和造型的影响

木材的微观特征观察：

（一）横切面：

与树木生长方向成垂直锯截所得到的切面称横切面。横切面上导管、管胞、木薄壁细胞和木纤维等都是横切面，可看到细胞直径和横切面形状，木射线细胞为纵剖面，呈辐射状条形，显示它们的长度和宽度。

（二）径切面：

与年轮相垂直的纵切面称为径切面。径切面上导管、管胞、木薄壁细胞和木纤维等都是纵切面，可以看出细胞长度、宽度和细胞两端的形状，木射线细胞为纵剖面。

（三）弦切面：

顺着树干方向纵向锯解的切面称弦切面。弦切面板材面上年轮呈“V”字型花纹，较美观，但易翘曲变形。弦切面上导管、管胞、木薄壁细胞和木纤维等都是纵切面，可以看出细胞长度、宽度和细胞两端的形状。木射线细胞是横切面，显示它们的高度、宽度、细胞的列数和两端细胞的形状。

木材的宏观特征观察：

木材的宏观构造是指在肉眼或借助10倍放大镜所能见到的木材构造特征又称为粗视特征。木材的宏观特征，分为主要宏观特征和辅助宏观特征两部分。木材的主要宏观特征是木材的结构特征，它们比较稳定，包括心材和边材、生长轮和年轮、早材和晚材、管孔、轴向薄壁组织、木射线、胞间道等。木材的辅助宏观特征又称次要特征，它们通常变化较大，只能在宏观识别木材中作为参考，如髓斑、色斑、乳汁迹、内含韧皮部、油细胞和粘液细胞等。木材的颜色、光泽、纹理、花纹、结构、材表、气味、滋味、轻重和软硬等一些物理特征，作为木材识别的辅助依据，也列入木材宏观构造的范畴。

（一）横切面

与木材纹理（树轴）垂直的切面，即树干的端面。轴向分子两端的特征和射线的宽度可在此面观察。生长轮在此面呈同心圆状；木射线呈辐射状。

（二）径切面（顺纹方向）

通过髓心与木射线平行的切面，或与年轮垂直的切面。此面可观察轴向分子的长度和宽度及木射线的高度和长度。生长轮在此面呈相互平行的带状。木射线也呈宽带状，可观察木射线的宽度与高度。

（三）弦切面（顺纹方向）

不通过髓与年轮相切的切面。生长轮在此面上呈同心圆状。在此面上可观察到射线宽度与高度。

（四）径切板和弦切板

在木材加工中通常所说的径切板和弦切板，与上述的径切面和弦切面是有区别的。在木材生产和流通中，借助横切面，将板宽面与生长轮之间的夹角在45°～90°的板材，称为径切板；将板宽面与生长轮之间的夹角在0°～45°的板材，称为弦切板。

主要宏观特征

1、边材和心材

在成熟树干的任意高度上，处于树干横切面的边缘靠近树皮一侧的木质部，在生成后最初的数年内，薄壁细胞是有生机的，即生活的，除了起机械支持作用外，同时还参与水分输导、矿物质和营养物的运输和贮藏等作用，称为边材。

心材是指髓心与边材之间的木质部。心材的细胞已失去生机，树木随着径向生长的不断增加和木材生理的老化，心材逐渐加宽，并且颜色逐渐加深。

2.心材的形成

边材的薄壁细胞在枯死之前有一个非常旺盛的活动期，淀粉被消耗，在管孔内生成侵填体，单宁增加，其结果是薄壁细胞在枯死的同时单宁成分扩散，木材着色变为心材。总之，形成心材的过程是一个非常复杂的生物化学过程。在这个过程中，生活细胞死亡，细胞腔出现单宁、色素、树胶、树脂以及碳酸钙等沉积物，水分输导系统阻塞，材质变硬，密度增大，渗透性降低，耐久性提高。

次要宏观特征

（一）颜色

构成木材细胞壁的主成分之间无明显的颜色差异，但由于各种色素、单宁、树脂、树胶及油脂等物质沉积于木材细胞腔，并渗透到细胞壁中，使木材呈现不同的颜色。边材树种和熟材树种边心材的颜色无明显的区别，心材树种边材颜色较浅、心材颜色较深，应分别进行描述。木材的颜色能够反映树种特征，可以作为识别木材的特征之一。

使木材产生各种特征颜色的色素能够溶解于水或有机溶剂中，可以从木材中提取各种颜色的染料，用于纺织或其它化学工业。

（二）光泽

木材的光泽是指光线在木材表面反射时所呈现的光亮度。不同树种之间光泽的强弱与树种、表面平整程度、木林构造特征、侵填体和内含物、光线入射(反射)角度、木材切面的方向等因素有关。可以借助木材的光泽，鉴定一些外观特征相似的木材。如云杉和冷杉外观特征和颜色极为相似，但云杉材面呈绢丝光泽，而冷杉材面光泽较淡。

(三)气味和滋味

木材的气味来源于细胞腔所含有的树脂、树胶、单宁以及各种挥发性物质。由于不同树种的木材所含有的化学物质不同，因而会散发出各种不同的气味，可用于木材的识别。松木有松脂气味；雪松有辛辣气味；杉木有杉木香气；柏木、圆柏、侧柏有柏木香气；银杏有苦药气味；杨木有青草气味；椴木有腻子气味；愈创木有香兰气味；肾形果有杏仁气味；红椿有清香气味；八角有浓厚的八角气味；香樟、黄樟有樟脑气味。

木材的滋味也来源于木材中所含有的可溶解的一些特殊化学物质。如黄柏、苦木、黄连木有苦味；糖槭有甜味；栎木、板栗有单宁涩味；肉桂具有辛辣及甘甜味。

（四）纹理

木材纹理指构成木材主要细胞（纤维、导管、管胞等）的排列方向。

（五）结构

木材的结构指构成木材细胞的大小及差异的程度。针叶树材以管胞弦向平均直径、早晚材变化缓急、晚材带大小、空隙率大小等表示。晚材带小、缓变，如竹叶松、竹柏等木材结构细致，叫细结构；晚材带大、急变的木材，如马尾松、落叶松等木材粗疏，叫粗结构。

（六）花纹

木材的花纹指木材表面因生长轮、木射线、轴向薄壁组织、颜色、节疤、纹理等而产生的图案。不同树种木材的花纹不同，对木材识别有帮助，并可作各种装饰材，使木制品美观华丽。

（七）乳汁迹

乳汁迹是一种沿木材径向呈裂隙状的孔穴，起源于叶及轴芽迹，通过某些阔叶树材具有乳液树种的木质部，在弦切面呈细长的透镜状，常误认为是小虫眼。

（八）内含韧皮部

在树干直径增大过程中，通常次生木质部位于形成层的内侧，次生韧皮部位于形成层的外侧。但在少数阔叶树材的次生木质部中具有韧皮束或韧皮层，称为内涵韧皮部。有以下两种类型：1.同心圆型 2.星散型

对材料的设计和造型的影响

木材是家具中最传统也是最主要的用材。木材的材料特性，影响了历代家具造型。以我国明式家具为例，众所周知，明式家具造型完美简洁、材料质感自然亮丽。明式家具用材多为紫檀木、黄花梨木、红木等硬木，这些木材质地坚硬、色泽柔和、纹理优美、强度高。由于材质坚硬，在充分满足强度的条件下，明式家具部件直径相应变小，使其在造型上线条更加挺拔秀丽、流畅，其形体更加严谨轻巧、浑然一体。由于这些木材色泽柔和、纹理优美，不需要油漆，所以明式家具表面装饰大多是烫蜡打磨，使其光亮如镜，呈现出黑里透红、润泽内蕴的光辉色彩，充分体现了材料自身美。

材料是色彩的载体，色彩依附于材料而存在。在产品设计中，材料的色彩对造型的重要元素，没有色彩的作品缺乏生命力。木材在为材料的一种，有其固有色，也有人造色。在木材的固有色彩达不到使用者的需求时，人们可以根据产品装饰的需要，对木材的色彩进行处理调节其本色，强调并烘托材料的色彩的美感。

木材的天然肌理体现材料的自然材质美，价值性强，以“自然”为贵。在设计中，经常用到木材的自然纹理来增加产品的自然价值。

木材的质地美是材料美感的一个重要方面，这种美感是由木材本身所固有的特征引起的一种赏心悦目的心理综合感受，具有强烈的感情色彩。在设计中，木材质地特征及美感的表现力是在材料的设计和造型中实现的，我们可以把粗似的质地的材料配制在一起作为设计元素。