《Journal of Bioresources and Bioproducts》：Transparent Colouring of Wood: A Review
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木材染色是一种木材表面处理技术，多年来在木工艺、艺术和木工行业中用于模仿更有价值木材树种的外观、统一木材颜色，或获得天然木材色域中不存在的颜色。染色技术可用于提升低质木材（尤其是速生木材）的价值。当今使用的木材染色技术与合成染料问世之前的技术存在显著差异，当时
木材染色是一种木材表面处理技术，多年来在木工艺、艺术和木工行业中用于模仿更有价值木材树种的外观、统一木材颜色，或获得天然木材色域中不存在的颜色。染色技术可用于提升低质木材（尤其是速生木材）的价值。当今使用的木材染色技术与合成染料问世之前的技术存在显著差异，当时使用天然染料和无机盐，并辅以木材熏蒸等特殊工艺。如今，木材染色主要使用合成着色剂，这些着色剂通常对人体和环境具有危害性。对环保型木材染色剂的需求逐年增加，这主要源于人类对环境保护意识的提升。因此，越来越多的科学研究聚焦于利用生物天然色素作为无毒、可生物降解且生产过程对环境安全的着色剂对木材进行染色的工艺。本文综述了使用现代合成着色剂、天然植物提取物和真菌色素、化学着色剂、熏蒸和漂白等木材染色工艺的研究进展，并纳入了最新的结构着色工艺。所有这些工艺的共同点在于改变木材颜色而不掩盖其纹理结构。
论文解读文章
一、研究背景与问题
木材透明着色是一种在保留木材天然纹理和质感可见的前提下为木材增添色彩的技术，与油漆等完全遮盖木材的 opaque 饰面形成鲜明对比。木材染色剂是主要用于此目的的液体或半液体产品，常用于家具、橱柜和地板等室内应用场景。染色剂本身不具备防潮、耐磨或耐化学品性能，着色后通常需要涂覆面漆加以保护和提升外观。木材染色的用途包括消除颜色差异、改善木制品的视觉特性，以及模拟高价值木材树种的色泽特征。
在19世纪末合成染料实现大规模生产之前，木材着色依赖天然来源的染料，如浆果、水果、树皮、昆虫和矿物，以及碱、铁盐和铜盐等化学品。历史配方多为家庭自制，例如用氨水浸泡烟草获得棕色染液，用醋浸泡氧化铁钉获得深灰至黑色染液。合成染料的出现使木材染色剂得以大规模生产，色彩范围更广、批次间色差更小、渗透更深，但这类化学配方不可生物降解，在生产和使用过程中对环境造成更大影响。当前文献缺乏对木材着色技术的全面比较综述，从传统化学着色、重新受到关注的天然着色剂，到现代合成染料染色，再到基于纳米技术的最新结构着色，这一碎片化的文献状态留下了研究空白。本综述的创新之处在于以光学透明性为概念框架，对木材表面美学进行独特的分类学整理，提供木材透明着色技术的比较性和批判性综合，追踪木材着色从古老化学着色到前沿纳米技术的演化历程。
二、主要关键技术方法
研究人员综合运用文献综述与分类分析方法，系统梳理了木材透明着色的四大类技术路径：染料染色剂与颜料染色剂的分类体系；合成染料（包括碱性染料、酸性染料、直接染料和活性染料）的染色机理与应用工艺；天然染料（植物提取物、真菌色素）及其媒染剂化学；微生物木材着色（spalting）技术，涵盖活体真菌接种、色素提取与应用。此外还涉及化学着色、熏蒸、漂白以及基于纳米技术的结构着色方法。综述整合了来自不同木材树种（如橡木、枫木、白蜡木、杨木、辐射松等）的染色实验数据，比较了常压浸渍、高压处理、真空循环和超声辅助等多种染色工艺的效果。
三、研究结果
3.1 染料染色剂与颜料染色剂
染色剂按着色剂类型可分为染料染色剂和颜料染色剂。染料是可溶于应用介质的有机着色剂，因尺寸小可深入渗透木材，使纤维饱和并赋予均匀颜色，且具有半透明性，不会遮盖木材天然纹理。颜料是不溶于应用介质的有机或无机着色剂，具有更好的耐光性和耐化学品性，但必须与粘合剂配合使用。在环孔材（如橡木）上，颜料染色剂会因孔隙中沉积更多颜料而增强孔隙图案；在散孔材上则着色更均匀。现代木材染色剂多采用透明度更高且耐光性良好的颜料制剂，许多颜料染色剂也含有部分染料以增强色彩强度并减少对纹理的遮盖。
3.2 合成染料染色
合成染料自19世纪末问世以来，以标准化产品取代了炼金术式配方，提供更广的色彩范围、更高的颜色均匀性和更深的孔隙渗透。最常用的合成染料包括碱性染料、酸性染料、直接染料和活性染料四类。碱性染料因含氨基或二烷氨基而带正电荷，通过与木材中木质素的酚羟基和半纤维素的酸性羧基形成离子键结合，可突出富含木质素的区域，但耐光性差且部分具有致癌性和刺激性。酸性染料因渗透性好、化学稳定性高、价格低廉和色域完整而被广泛使用，但木材对其上染率通常低于30%，常压超声处理可提高速生杨木单板的上染率。直接染料为水溶性阴离子着色剂，通过氢键和范德华力与纤维素发生物理吸附，果胶酶预处理可增强辐射松木材细胞壁的染料吸收。活性染料通过乙烯砜或三嗪等活性基团与纤维素羟基形成共价键，具有高上染率和色牢度，已在杉木、杨木、白蜡木、糖枫、橡木和蓝桉等多种木材上获得成功应用。
3.3 天然染料染色
天然着色剂来源于植物、动物、矿物和微生物。历史上用于镶嵌木材染色的天然染料包括：用于黄色的黄木樨草、小檗和烟树；用于红色的巴西木和胭脂虫；用于蓝色的靛蓝、靛蓝胭脂红和苏木；用于绿色的铜混合物和绿盘菌属真菌。大多数天然染料属于媒染染料，需要金属盐媒染剂与染料结合形成不溶性络合物以固定颜色。媒染剂类型和应用顺序会改变最终色相和Kubelka-Munk（K/S）颜色强度。现代研究证实，许多植物提取物与特定媒染剂结合后可显著提高木材表面抗真菌和抗细菌能力。然而，媒染剂对天然染料着色木材的耐光性影响因木材树种、染料种类和染色温度而异，部分情况下媒染剂反而降低了耐光性。紫檀树皮水提取物被证明是高效的光稳定剂，可赋予速生橡胶木良好的抗紫外变色能力。
3.4 微生物木材着色与当代spalting
微生物木材着色是利用细菌、真菌和藻类等活体微生物产生的色素对木材进行着色的环境友好型可持续方法。Spalting是微生物染色的特定形式，通过真菌在木材中的生长产生可见颜色和图案，可分为三种类型：白腐漂白、黑色素化分区线和色素沉着。漂白由白腐真菌分解细胞壁中有色木质素引起，使木材天然色调变浅。黑色素化分区线是黑色素化菌丝形成的深色蜿蜒路径，通常作为竞争真菌间的防御边界或对水分和二氧化碳浓度变化的生理响应。色素沉着由子囊菌通过产生有色次生代谢物引起，使颜色遍布木材基质。最广泛研究的产色真菌包括产生蓝绿色木灵菌素的绿盘菌属两个种、产生红粉色dramada色素的Scytalidium cuboideum，以及产生黄色至紫色色素的Scytalidium ganodermophthorum。Spalted木材在13至18世纪上半叶曾被镶嵌工艺师广泛使用，如今因其独特的艺术图案而备受木工和家具制造青睐。研究重点包括通过化学刺激（如亚致死浓度硫酸铜）和环境调控（湿度、温度、pH）来加速分区线形成，以及开发商业原木接种方法和面漆保护策略。
3.5 化学着色、熏蒸与漂白
化学着色利用金属盐与木材中单宁等成分的化学反应产生颜色，历史上使用的化学品包括铁盐、铜盐、碱液和强酸等。熏蒸利用氨气与木材中单宁的反应产生深色效果。漂白则通过氧化剂或还原剂分解木材中的有色物质以淡化颜色。这些方法均属于透明着色范畴，因为它们改变木材颜色而不掩盖其纹理结构。
3.6 结构着色
结构着色是采用纳米技术的尖端木材着色方法，不同于依赖发色团吸收光的传统染色或着色，结构着色通过光与微观纳米结构的物理相互作用产生颜色，木材纹理仍然可见，因此也可归入木材透明着色范畴。这一技术可规避传统化学发色团固有的耐光性和降解问题。
四、讨论与结论
本综述的核心贡献在于为木材科学家、工业木材涂饰人员和绿色化学家提供了整合性的参考框架。通过评估这些多样的着色机制，综述阐明了历史化学原理如何启发天然色素的可持续发展，同时描述了前沿纳米技术如何规避困扰传统化学发色团的固有耐光性和降解问题。研究指出，木材染色技术源于纺织染色工艺，但木材与纺织纤维在结构和化学性质上完全不同，不能简单移植纺织染色的经验数据。当前木材染色研究主要集中在速生木材单板的全厚度染色，以提升低质人工林木材的附加值。未来需要开发专门针对木材特性设计的活性染料，并进一步优化微生物着色和结构着色等新兴技术的工艺参数，以实现更环保、更可持续的木材着色方案。
