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摩天大楼、汽车、飞机、电池甚至激光，所有这一切未来都可用木材制造，而且这样做的同时，还减少了碳排放。
你听说过木制汽车吗？轮子、底盘和发动机都是木头制造的？你或许怀疑这是在开玩笑，但最近日本工程师就设计出了一款木制概念车，并计划于2020年在东京奥运会上亮相呢。
而汽车只是未来可用木材制造的物品之一，木材的应用远远不止于此。在世界各地的材料科学实验室和设计工作室里，人们正在研究用木头重建整个文明！在未来，钢铁、混凝土、塑料甚至电子产品都可能被木头取代。木制的汽车开在街上，两边是木制的高楼大厦，甚至连它们的窗“玻璃”都是木制的。由木制的电池提供动力的木制飞机，在头顶飞翔。人们穿着木制的衣服，使用木制的手机……这听起来仿佛置身于玩具世界，但我们这样说是认真的，不是开玩笑。
21世纪将是木材的时代
人类文明的各个阶段是用物质进步来衡量的。石器时代被青铜时代取代，青铜时代又被铁器时代取代。今天，我们生活在以煤、石油和天然气为原料的化石材料时代，其他常用的材料还有钢筋、混凝土和塑料等等。
但这个时代必须结束了。为了减少塑料污染和温室气体排放，我们必须尽可能减少使用化石材料，而木材正是化石材料的理想替代品。今天所有由化石材料制成的东西，明天都可用木材来制造。
当然，人类一直都在使用木材建造房屋、制造家具和烧饭取暖。但在即将来临的木材时代，木材并非你原先熟知的那一种。未经任何处理的原木材固然有许多优点：它很结实，又轻又柔韧，而且便宜，树木经过粗略的加工即可得到。但它也有一些严重的缺陷：它的属性是不可预测的;它容易燃烧、断裂和腐烂;它块头大，且不透明。这些缺点导致它后来被其他材料超越。
但这些缺陷并非不可克服。木材只要经过特殊处理，就会超越其他材料。所以对于建筑业，如果说17世纪是石头的时代，18世纪是砖的时代，19世纪是钢铁的时代，20世纪是混凝土的时代，那么21世纪将是木材的时代。
改变建筑业的游戏规则
木材作为一种建筑材料有着悠久的历史，后来被钢筋混凝土取代。
但建筑中使用钢筋混凝土是不可持续的。目前，钢铁生产中排放的二氧化碳约占全球温室气体排放量的3%，混凝土生产约占5%。根据最新报告，要将气温上升控制在1.5℃以下，未来20年，建筑行业必须达到零排放。这意味着要彻底削减钢铁和混凝土产量。
这看起来似乎是一项不可能完成的任务。但幸运的是，得益于一种叫“交叉层压木材（CLT）”的木质材料，这项任务有望实现。届时，钢铁和混凝土都可由CLT取代。
CLT类似大尺寸的胶合板，但其使用的每一层都是厚实的木板，而非胶合板那种通过机器旋切得到的薄木板。每一块CLT的层数可以有3片到7片不等;一块CLT的厚度从10到40.5厘米不等。
CLT制造过程大致是这样：将在窑中烘干的杉木（通常是云杉或冷杉）切割成木板，两面刨光，涂上高強度胶，然后让相邻木板的纹理保持垂直叠放，再用压力机挤压，使这些木板紧紧粘合在一起。这样就制造出了CLT的标准件。当建造房屋时，只需将这些CLT切割成不同形状，像搭积木一样堆叠起来就可以。所以，未来建造房屋跟搭积木差不多。
与原木材不同，建筑师可以通过对CLT的材料特性来设计房屋。它有着钢铁般的强度，很长的寿命，惊人的耐火特性和良好的抗震性能。为了进一步提高它的防火和防腐性能，还可在露在外面的部分喷上防火防腐涂料。
木建筑减少了碳排放
CLT发明于1990年代，此后随着建造世界上最高木质摩天大楼的竞赛不断，它的知名度不断提高。木质摩天大楼现在的冠军是加拿大温哥华的一座18层学生公寓，该公寓于2017年竣工。今年，纪录将被挪威布鲁蒙达的另一座木头公寓刷新。此外，还有更多的建筑在设计之中，包括计划建在伦敦巴比肯中心广场的一座80层高的木制塔楼。
用CLT建造房屋，虽然成本比钢和混凝土略高，但施工起来更快。CLT板材在工厂预制，就连墙上的插头、凹槽都已经在工厂做好，工人无须特殊技能，只要把板材组装起来即可，而且它的重量比钢筋混凝土轻很多，无须很深的地基，这也加快了工程进度。一栋8层的木结构建筑，几天内就能组装出来。
我们前面提到，在生产混凝土和钢的过程中，碳排放是不可避免的。CLT虽然不能彻底替代旧材料，比如建筑物的地基还是离不开混凝土的，但能将其减少最高达80%。此外，一座木质建筑的重量大约只是一座钢筋混凝土建筑的三分之一。这意味着地基不用打太深，从而大大减少了钢混凝土的使用量。而木材良好的隔热性能，可以减少室内暖气和空调的使用，这进一步减少了碳排放。
在不久的将来，木材甚至可用来代替窗户上的玻璃。几年前，瑞典科学家发明了一种从木材中提取色素的方法。色素清除后，木材就变成了一种透明材料，可以像玻璃一样使用，而且比玻璃具有更好的隔热性能。
木材全身都是宝
木材中的主要成分如果经过适当的开发，还可以取代当今主导化学材料市场的许多化合物。
木材是好几种有机物质的混合物。其中大约40%是纳米纤维素，它们是一束束长而结实的纤维。另外30%是木质素，这是一种富含多种有机化合物的混合物。其余的是一种淀粉状物质，叫做半纤维素。这三种成分共同作用，塑造了我们所看到的木材的特性，而它们各自都可以被提取并加工成有价值的东西，取代石化产品。
最快找到用途的是纳米纤维素。纳米纤维素已被用作油漆、胶水、化妆品、尿布、包装和电子产品的全部或部分材料的替代品。汽车工业正在探索将其作为车窗玻璃纤维的替代品。以后它会有更多的用途，包括生产服装。
接下来是木质素。今天，木浆和纸张加工过程中产生的木质素通常被当作废物焚烧或用作混凝土的添加剂。但这些都是浪费，事实上，木质素有极高的应用价值。很多人试图用它来取代石油产品，合成涂料、粘合剂和树脂。 稍落在后头的是半纤维素。这种含淀粉的物质很难加工，但科学家没有放弃，还在锲而不舍地进行开发研究。
塑料的理想替代品
没有什么比塑料更能体现化石材料时代的特征了。它们便宜、丰富、用途广泛，但对环境造成了灾难。废弃的塑料在野外几乎不可降解（降解周期是是几百年）。它们通常会碎裂成直径5毫米或更小的微塑料颗粒，这对环境和人类健康都是一大危害。虽然人们也试图用其他更容易降解的东西取代它，但结果并不理想。
有更好的替代材料嗎？你猜对了——木头。北欧的几家公司正在努力用木质材料取代塑料。
不妨以芬兰一家名为Sulapac的公司为例。其生产的同名Sulapac材料是88%的废木材加上甘蔗废料制成的一种专利产品。废木材和甘蔗废料添加某种化学试剂之后，隔绝空气加热到200℃，就可以在现有的塑料成型机中进行加工。成形的Sulapac材料制品，美丽、光滑，就像木头和陶瓷的结合体。
这种Sulapac材料100%可生物降解，且不会碎裂成颗粒物。它最理想的降解环境是在工业堆肥机（将废料变成肥料的机器）里，如果在自然环境中完全降解则需要一年。 但不管它在哪里降解，都比塑料好。
目前，Sulapac唯一的产品是盛装昂贵化妆品的罐子，但Sulapac的野心要大得多。所有短寿命的塑料制品，像塑料餐具、钢笔、梳子、牙刷和手机套之类的小物件，它都想替代。
具有无限的开发潜力
在美国马里兰大学的实验室里，科学家们将木材转变成比高性能钢甚至航空航天工程中使用的钛合金更坚固、更坚韧的材料。
这种“超级木材”是通过化学方法除去大约一半的木质素，然后在高温下高强度挤压剩余的木质素而制成的。在挤压过程中，细胞结构崩溃，木材中的纳米纤维被迫整齐排列并结合在一起。这种材料的厚度是原来木材的五分之一，但强度是木材的12倍，韧性是木材的3倍。它是强度和韧性的理想组合。它看起来像木头，但更轻，如果你把它扔在地板上，听起来像钢。
可以说，木材有潜力在任何只要求强度不要求重量的地方替换钢材。科学家打算将这种材料开发成汽车中的钢材，甚至轮胎的替代品。
德国瓦伦堡木材科学中心的科学家甚至用一种有机染料在透明木材的纤维束管道中制作了一个木制激光器。它虽然不是一个很好的激光器，但它便宜和可再生。这个发明虽然一时还没有明显的应用价值，但再次证明了木材具有无限的开发潜力。
木材时代的来临拦不住
当你读到这里时，一个问题肯定已经萦绕在脑子里很久了：未来那么多的木材到哪里取呢？现在森林资源已变得十分宝贵，总不能靠砍伐森林获得吧？
其实，只要砍了之后，种回去，土地不挪作它用，那么砍伐就不会对森林资源造成实质性的破坏。这叫可持续林业。这方面做得最好的是北欧国家。他们生活中木材利用率很高，但森林覆盖率却始终没有减少。
其次，在不影响粮食生产或造成大规模毁林的情况下，是否有足够的土地来种植我们需要的树木呢？
科学家说，全球还有大量的退化和未充分利用的土地，面积在10到60亿公顷之间。我们可以利用这些土地来种植树木，而不必与种植粮食的土地竞争。
阻碍木材时代来临的真正障碍不是土地，而是价格。但是科学家说，我们不应该为此担心。由于阻止气候变暖的任务十分迫切，我们没必要等木材制品具有价格竞争力了才去做。我们需要现在就减少石化产品（物以稀为贵，减少之后，价格优势也就缩小了），转向可再生资源。当科学技术不断提高，木材制品的市场日益壮大，那么价格也就不是什么问题了。
你听说过木制汽车吗？轮子、底盘和发动机都是木头制造的？你或许怀疑这是在开玩笑，但最近日本工程师就设计出了一款木制概念车，并计划于2020年在东京奥运会上亮相呢。
而汽车只是未来可用木材制造的物品之一，木材的应用远远不止于此。在世界各地的材料科学实验室和设计工作室里，人们正在研究用木头重建整个文明！在未来，钢铁、混凝土、塑料甚至电子产品都可能被木头取代。木制的汽车开在街上，两边是木制的高楼大厦，甚至连它们的窗“玻璃”都是木制的。由木制的电池提供动力的木制飞机，在头顶飞翔。人们穿着木制的衣服，使用木制的手机……这听起来仿佛置身于玩具世界，但我们这样说是认真的，不是开玩笑。
21世纪将是木材的时代
人类文明的各个阶段是用物质进步来衡量的。石器时代被青铜时代取代，青铜时代又被铁器时代取代。今天，我们生活在以煤、石油和天然气为原料的化石材料时代，其他常用的材料还有钢筋、混凝土和塑料等等。
但这个时代必须结束了。为了减少塑料污染和温室气体排放，我们必须尽可能减少使用化石材料，而木材正是化石材料的理想替代品。今天所有由化石材料制成的东西，明天都可用木材来制造。
当然，人类一直都在使用木材建造房屋、制造家具和烧饭取暖。但在即将来临的木材时代，木材并非你原先熟知的那一种。未经任何处理的原木材固然有许多优点：它很结实，又轻又柔韧，而且便宜，树木经过粗略的加工即可得到。但它也有一些严重的缺陷：它的属性是不可预测的;它容易燃烧、断裂和腐烂;它块头大，且不透明。这些缺点导致它后来被其他材料超越。
但这些缺陷并非不可克服。木材只要经过特殊处理，就会超越其他材料。所以对于建筑业，如果说17世纪是石头的时代，18世纪是砖的时代，19世纪是钢铁的时代，20世纪是混凝土的时代，那么21世纪将是木材的时代。
改变建筑业的游戏规则
木材作为一种建筑材料有着悠久的历史，后来被钢筋混凝土取代。
但建筑中使用钢筋混凝土是不可持续的。目前，钢铁生产中排放的二氧化碳约占全球温室气体排放量的3%，混凝土生产约占5%。根据最新报告，要将气温上升控制在1.5℃以下，未来20年，建筑行业必须达到零排放。这意味着要彻底削减钢铁和混凝土产量。
这看起来似乎是一项不可能完成的任务。但幸运的是，得益于一种叫“交叉层压木材（CLT）”的木质材料，这项任务有望实现。届时，钢铁和混凝土都可由CLT取代。
CLT类似大尺寸的胶合板，但其使用的每一层都是厚实的木板，而非胶合板那种通过机器旋切得到的薄木板。每一块CLT的层数可以有3片到7片不等;一块CLT的厚度从10到40.5厘米不等。
CLT制造过程大致是这样：将在窑中烘干的杉木（通常是云杉或冷杉）切割成木板，两面刨光，涂上高強度胶，然后让相邻木板的纹理保持垂直叠放，再用压力机挤压，使这些木板紧紧粘合在一起。这样就制造出了CLT的标准件。当建造房屋时，只需将这些CLT切割成不同形状，像搭积木一样堆叠起来就可以。所以，未来建造房屋跟搭积木差不多。
与原木材不同，建筑师可以通过对CLT的材料特性来设计房屋。它有着钢铁般的强度，很长的寿命，惊人的耐火特性和良好的抗震性能。为了进一步提高它的防火和防腐性能，还可在露在外面的部分喷上防火防腐涂料。
木建筑减少了碳排放
CLT发明于1990年代，此后随着建造世界上最高木质摩天大楼的竞赛不断，它的知名度不断提高。木质摩天大楼现在的冠军是加拿大温哥华的一座18层学生公寓，该公寓于2017年竣工。今年，纪录将被挪威布鲁蒙达的另一座木头公寓刷新。此外，还有更多的建筑在设计之中，包括计划建在伦敦巴比肯中心广场的一座80层高的木制塔楼。
用CLT建造房屋，虽然成本比钢和混凝土略高，但施工起来更快。CLT板材在工厂预制，就连墙上的插头、凹槽都已经在工厂做好，工人无须特殊技能，只要把板材组装起来即可，而且它的重量比钢筋混凝土轻很多，无须很深的地基，这也加快了工程进度。一栋8层的木结构建筑，几天内就能组装出来。
我们前面提到，在生产混凝土和钢的过程中，碳排放是不可避免的。CLT虽然不能彻底替代旧材料，比如建筑物的地基还是离不开混凝土的，但能将其减少最高达80%。此外，一座木质建筑的重量大约只是一座钢筋混凝土建筑的三分之一。这意味着地基不用打太深，从而大大减少了钢混凝土的使用量。而木材良好的隔热性能，可以减少室内暖气和空调的使用，这进一步减少了碳排放。
在不久的将来，木材甚至可用来代替窗户上的玻璃。几年前，瑞典科学家发明了一种从木材中提取色素的方法。色素清除后，木材就变成了一种透明材料，可以像玻璃一样使用，而且比玻璃具有更好的隔热性能。
木材全身都是宝
木材中的主要成分如果经过适当的开发，还可以取代当今主导化学材料市场的许多化合物。
木材是好几种有机物质的混合物。其中大约40%是纳米纤维素，它们是一束束长而结实的纤维。另外30%是木质素，这是一种富含多种有机化合物的混合物。其余的是一种淀粉状物质，叫做半纤维素。这三种成分共同作用，塑造了我们所看到的木材的特性，而它们各自都可以被提取并加工成有价值的东西，取代石化产品。
最快找到用途的是纳米纤维素。纳米纤维素已被用作油漆、胶水、化妆品、尿布、包装和电子产品的全部或部分材料的替代品。汽车工业正在探索将其作为车窗玻璃纤维的替代品。以后它会有更多的用途，包括生产服装。
接下来是木质素。今天，木浆和纸张加工过程中产生的木质素通常被当作废物焚烧或用作混凝土的添加剂。但这些都是浪费，事实上，木质素有极高的应用价值。很多人试图用它来取代石油产品，合成涂料、粘合剂和树脂。 稍落在后头的是半纤维素。这种含淀粉的物质很难加工，但科学家没有放弃，还在锲而不舍地进行开发研究。
塑料的理想替代品
没有什么比塑料更能体现化石材料时代的特征了。它们便宜、丰富、用途广泛，但对环境造成了灾难。废弃的塑料在野外几乎不可降解（降解周期是是几百年）。它们通常会碎裂成直径5毫米或更小的微塑料颗粒，这对环境和人类健康都是一大危害。虽然人们也试图用其他更容易降解的东西取代它，但结果并不理想。
有更好的替代材料嗎？你猜对了——木头。北欧的几家公司正在努力用木质材料取代塑料。
不妨以芬兰一家名为Sulapac的公司为例。其生产的同名Sulapac材料是88%的废木材加上甘蔗废料制成的一种专利产品。废木材和甘蔗废料添加某种化学试剂之后，隔绝空气加热到200℃，就可以在现有的塑料成型机中进行加工。成形的Sulapac材料制品，美丽、光滑，就像木头和陶瓷的结合体。
这种Sulapac材料100%可生物降解，且不会碎裂成颗粒物。它最理想的降解环境是在工业堆肥机（将废料变成肥料的机器）里，如果在自然环境中完全降解则需要一年。 但不管它在哪里降解，都比塑料好。
目前，Sulapac唯一的产品是盛装昂贵化妆品的罐子，但Sulapac的野心要大得多。所有短寿命的塑料制品，像塑料餐具、钢笔、梳子、牙刷和手机套之类的小物件，它都想替代。
具有无限的开发潜力
在美国马里兰大学的实验室里，科学家们将木材转变成比高性能钢甚至航空航天工程中使用的钛合金更坚固、更坚韧的材料。
这种“超级木材”是通过化学方法除去大约一半的木质素，然后在高温下高强度挤压剩余的木质素而制成的。在挤压过程中，细胞结构崩溃，木材中的纳米纤维被迫整齐排列并结合在一起。这种材料的厚度是原来木材的五分之一，但强度是木材的12倍，韧性是木材的3倍。它是强度和韧性的理想组合。它看起来像木头，但更轻，如果你把它扔在地板上，听起来像钢。
可以说，木材有潜力在任何只要求强度不要求重量的地方替换钢材。科学家打算将这种材料开发成汽车中的钢材，甚至轮胎的替代品。
德国瓦伦堡木材科学中心的科学家甚至用一种有机染料在透明木材的纤维束管道中制作了一个木制激光器。它虽然不是一个很好的激光器，但它便宜和可再生。这个发明虽然一时还没有明显的应用价值，但再次证明了木材具有无限的开发潜力。
木材时代的来临拦不住
当你读到这里时，一个问题肯定已经萦绕在脑子里很久了：未来那么多的木材到哪里取呢？现在森林资源已变得十分宝贵，总不能靠砍伐森林获得吧？
其实，只要砍了之后，种回去，土地不挪作它用，那么砍伐就不会对森林资源造成实质性的破坏。这叫可持续林业。这方面做得最好的是北欧国家。他们生活中木材利用率很高，但森林覆盖率却始终没有减少。
其次，在不影响粮食生产或造成大规模毁林的情况下，是否有足够的土地来种植我们需要的树木呢？
科学家说，全球还有大量的退化和未充分利用的土地，面积在10到60亿公顷之间。我们可以利用这些土地来种植树木，而不必与种植粮食的土地竞争。
阻碍木材时代来临的真正障碍不是土地，而是价格。但是科学家说，我们不应该为此担心。由于阻止气候变暖的任务十分迫切，我们没必要等木材制品具有价格竞争力了才去做。我们需要现在就减少石化产品（物以稀为贵，减少之后，价格优势也就缩小了），转向可再生资源。当科学技术不断提高，木材制品的市场日益壮大，那么价格也就不是什么问题了。