JP2023534199A

JP2023534199A - 修飾木材および透明な木材複合材、ならびにそれらを形成および使用するためのシステムおよび方法

Info

Publication number: JP2023534199A
Application number: JP2023501451A
Authority: JP
Inventors: フー，リアンビン; ミー，ルイユー; シア，チンチン; チェン，チャオジー; リー，ティエン
Original assignee: ユニバーシティオブメリーランド，カレッジパーク
Priority date: 2020-07-10
Filing date: 2021-07-09
Publication date: 2023-08-08
Also published as: WO2022011316A1; EP4178774A1; EP4178774A4; US20230256645A1; AU2021305246A1; CA3183160A1; CN116096542A

Abstract

一部の実施形態において、材料は、屈折率整合ポリマーが浸透した化学修飾された連続した木材ブロックを含む。連続した木材ブロックは、光に対して実質的に透明な第１のセクションと、半透明または不透明な第２のセクションと、を有する。第１のセクションは、第２のセクションよりも低いリグニン含有量を有することができる。代替的に、第１のセクションは、自然な状態の木材の発色団状態から変化した発色団状態を有することができ、第２のセクション内のリグニンは、自然な状態の木材の発色団状態を保持することができる。一部の実施形態において、材料は、化学修飾された木材のセクションを含む。これにより、自然な状態の木材内のリグニンの発色団が変化または除去されて、セクションは、自然な状態の木材のリグニンの少なくとも７０％を保持する。このような材料を形成するための方法も開示されている。【選択図】図１Ａ

Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、２０２０年７月１０日に出願された「Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ，ＴｒａｎｓｐａｒｅｎｔＷｏｏｄａｎｄＷｏｏｄＣｏｍｐｏｓｉｔｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄＭｅｔｈｏｄｓｏｆＭａｋｉｎｇａｎｄＵｓｉｎｇｔｈｅＳａｍｅ」と題する米国仮特許出願第６３／０５０，４８４号、ならびに２０２１年１月７日に出願された「Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ，ＴｒａｎｓｐａｒｅｎｔＷｏｏｄａｎｄＷｏｏｄＣｏｍｐｏｓｉｔｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄＭｅｔｈｏｄｓｏｆＭａｋｉｎｇａｎｄＵｓｉｎｇｔｈｅＳａｍｅ」と題する米国仮特許出願第６３／１３４，９３６号の利益を主張するものであり、それらの全体が参照により本開示に組み込まれている。

本開示は、一般に、天然に存在する木材の加工に関し、より詳細には、修飾木材および／または透明な木材複合材の形成および使用に関する。

本開示の主題の実施形態は、修飾木材および透明な木材複合材、ならびにそれらを形成および使用するための方法を提供する。一部の実施形態において、連続した木材ブロックは、その中の天然部分が異なる程度のリグニン除去を受けるように化学処理に供される。例えば、連続した木材ブロックは軟材であり得、その早材部分が脱リグニンされる一方で、その晩材部分は化学処理後も相当量のリグニンを保持することができる。その後、化学処理された木材ブロックに屈折率整合ポリマーを浸透させることで、可視光スペクトルの波長に対して、脱リグニンされた部分は実質的に透明になり、その他の部分が不透明または半透明のままとなる。このようにして得られた木材複合材は、透明な早材部分と半透明または不透明な晩材部分の配置によって定義される自然なパターンを示すことができる。

一部の実施形態において、連続した木材ブロックは、ＵＶアシスト光触媒酸化処理に供され、その中のリグニンがｉｎｓｉｔｕで修飾されて、木材の色が白色になる。例えば、連続した木材ブロックに過酸化水素などの液体酸化剤を浸透させ、その後、ＵＶ照射を行い、木材ブロック内のリグニンの発色団を除去し、それ以外は木材の微細構造内にリグニンを保持することができる。一部の実施形態において、木材ブロックの表面への液体酸化剤の塗布および／またはＵＶ光への木材ブロックの曝露により、ｉｎｓｉｔｕ修飾を木材ブロックの特定の部分に限定することができるパターンを形成することができる。その後、木材ブロックに屈折率整合ポリマーを浸透させることで、可視光スペクトルの波長に対して、ｉｎｓｉｔｕで修飾された部分が実質的に透明になり、その他の部分が不透明または半透明のままとなる。このようにして得られた木材複合材は、酸化剤とＵＶ光の適用によって構成された所定のパターンを示すことができ、これは、木材に内在する自然なパターンとは無関係である。

代表的な実施形態において、材料は、ポリマーを浸透させた、化学修飾された連続した木材ブロックを含む。化学修飾された木材は、木材のセルロース系微細構造をその自然な状態で保持することができる。ポリマーは、セルロースの屈折率に実質的に一致する屈折率を有することができ、微細構造内の空きスペースを埋めることができる。連続した木材ブロックは、第１のセクションと、第１のセクションに隣接する第２のセクションと、を有することができる。第１のセクションおよび第２のセクションのうちの少なくとも一方は、第１のセクションのリグニン特性が第２のセクションのリグニン特性と異なるように、化学修飾されている。第１のセクションは、６００ｎｍの波長を有する光に対して実質的に透明であることができ、第２のセクションは、６００ｎｍの波長を有する光に対して半透明または不透明であることができる。

代表的な別の実施形態において、材料は、自然な状態の木材内のリグニンの発色団が変化または除去されるように化学修飾された木材セクションを含む。このセクションは、自然な状態の木材のリグニンの少なくとも７０％を保持することができる。また、このセクションは、木材のセルロース系微細構造を自然な状態で保持することができる。

代表的な別の実施形態において、該方法は、連続した木材ブロックを第１の時間化学処理に供し、木材のセルロース系微細構造を実質的に保持しながら、連続した木材ブロック内の第１のセクションおよび第２のセクションからリグニンを除去するステップを含む。第１のセクションは、第２のセクションに隣接することができる。第１の時間は、第１のセクション内の木材のリグニンの少なくとも９０％が除去され、第２のセクション内のリグニンの７５％未満（例えば、６５％以下または５０％以下）が除去されるように選択することができる。さらに、該方法は、連続した木材ブロックにポリマーを浸透させて、第１のセクションおよび第２のセクションの保持されたセルロース系微細構造内の空きスペースを埋めるステップを含む。ポリマーは、セルロースの屈折率に実質的に一致する屈折率を有することができる。浸透後に、第１のセクションは、６００ｎｍの波長を有する光に対して実質的に透明であることができ、第２のセクションは、６００ｎｍの波長を有する光に対して半透明であることができる。

代表的な別の実施形態において、該方法は、連続した木材ブロックのセクションの外面に第１の量の液体酸化剤を塗布するステップと、塗布のステップ中またはその後に、連続した木材ブロックのセクションを紫外線（ＵＶ）に曝露するステップと、を含む。セクション内のリグニンの発色団は、液体酸化剤の存在下でのＵＶ曝露により、ｉｎｓｉｔｕで化学的に酸化および除去され得る。曝露後に、塗布前のセクション内のリグニンの少なくとも７０％が保持される。また、曝露後に、セクションは、塗布前の木材のセルロース系微細構造を保持することができる。

代表的な別の実施形態において、該方法は、連続した木材ブロックのセクションを光触媒で酸化させ、バルク芳香族骨格を維持しながら、そのセクション中の天然リグニンをｉｎｓｉｔｕで化学修飾し、その発色団を除去するステップを含む。

本開示の革新的技術のいずれかを組み合わせて、または個別に使用することができる。本開示は、以下の詳細な説明の中でさらに詳述する概念の選択を簡略化した形態で紹介するために提供される。本開示は、特許請求の範囲に記載の主題の重要な特徴または本質的な特徴を特定することを意図したものではなく、また、特許請求の範囲に記載の主題の範囲を限定するために使用されることを意図したものでもない。本開示の技術の上述した目的、特徴および利点、ならびにその他の目的、特徴および利点は、添付の図面を参照して記載する以下の詳細な説明からより明確になるであろう。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。添付の図面は、必ずしも縮尺通りに描かれているわけではない。基本的な特徴の図および説明を補助するために、一部の要素が模式的に示されているか省略されている場合がある。図において、同様の参照符号は、同様の要素を示している。
本開示の主題の１つまたは複数の実施形態による、修飾木材または透明な木材複合材を形成するための一般化された製造方法のプロセスフロー図である。本開示の主題の１つまたは複数の実施形態による、修飾木材または透明な木材複合材を形成するための代替サブルーチンを簡略化して示すプロセスフロー図である。本開示の主題の１つまたは複数の実施形態による、修飾木材または透明な木材複合材を形成するための代替サブルーチンを簡略化して示すプロセスフロー図である。本開示の主題の１つまたは複数の実施形態による、修飾木材または透明な木材複合材を形成するための代替サブルーチンを簡略化して示すプロセスフロー図である。図２Ａは、本開示の主題の１つまたは複数の実施形態による、修飾木材または透明な木材複合材を形成するために使用され得る天然木材の半径方向、縦方向、および回転方向に切断した断片を示す図である。図２Ｂは、セルロース系縦方向細胞を含む天然木材の微細構造を簡略化して示す断面図である。図２Ｃは、処理前における異なるセクションを有する天然木材の連続した断片の写真である。図２Ｄは、天然木材内の異なる早材および晩材のセクションを簡略化して示す模式図である。図２Ｅは、天然木材内の早材および晩材のセクションの縦方向の木材成長方向に垂直な方向における断面の走査型電子顕微鏡検査（ＳＥＭ）による画像である。図３Ａは、本開示の主題の１つまたは複数の実施形態による、化学的に脱リグニンした後およびポリマーを浸透させた後の木材複合材の連続した断片中の異なる早材および晩材のセクションを簡略化して示す模式図である。図３Ｂは、化学的に脱リグニンした後およびポリマーを浸透させた後の透明な木材複合材中の早材および晩材のセクションの縦方向の木材成長方向に垂直な方向における断面のＳＥＭによる画像である。図３Ｃは、処理後における自然なパターンを有する透明な木材複合材の連続した断片の写真である。本開示の主題の１つまたは複数の実施形態による、自然なパターンを有する透明な木材複合材を形成するための例示的なバッチ製造セットアップおよび例示的な連続製造または半連続製造セットアップを示す図である。本開示の主題の１つまたは複数の実施形態による、自然なパターンを有する透明な木材複合材を形成するための例示的なバッチ製造セットアップおよび例示的な連続製造または半連続製造セットアップを示す図である。本開示の主題の１つまたは複数の実施形態による、製造セットアップに採用することができる例示的な四分の一スライス切断配置の斜視図である。木材本開示の主題の１つまたは複数の実施形態による、木材内のリグニンの光触媒化学酸化および結果として生じるｉｎｓｉｔｕでの構造変化を示す模式図である。本開示の主題の１つまたは複数の実施形態による、化学酸化剤（例えば、過酸化水素）のパターンを有する塗布によって修飾木材または透明な木材複合材を形成するための例示的なバッチ製造法を示す図である。本開示の主題の１つまたは複数の実施形態による、紫外線へのパターンを有する曝露によって修飾木材または透明な木材複合材を形成するための例示的なバッチ製造法を示す図である。本開示の主題の１つまたは複数の実施形態による、パターンを有さない修飾木材または透明な木材複合材を形成するための例示的なバッチ製造法を示す図である。本開示の主題の１つまたは複数の実施形態による、修飾木材または透明な木材複合材を形成するための例示的な連続製造または半連続製造セットアップを示す図である。ダグラスファー（Ｄｏｕｇｌａｓｆｉｒ）の早材部分と晩材部分との間の境界におけるセルロース系微細構造のＳＥＭによる画像である。図７Ａの天然ダグラスファーにおける早材部分のＳＥＭによる拡大画像である。図７Ａの天然ダグラスファーにおける晩材部分のＳＥＭによる拡大画像である。図７Ａのダグラスファーの仮導管の縦方向断面のＳＥＭ画像である。天然ダグラスファーにおける早材部分の孔径分布を示す図である。天然ダグラスファーにおける晩材部分の孔径分布を示す図である。天然ダグラスファーと、作製した自然なパターンを有する透明な木材複合材における早材と晩材部分の細胞壁成分のラマンスペクトルをそれぞれ示す図である。作製した自然なパターンを有する透明な木材複合材における細胞壁成分のラマンスペクトルを示す図である。作製した自然なパターンを有する透明な木材複合材における早材部分および晩材部分の６００ｎｍにおける透過率を示すグラフである。作製した自然なパターンを有する透明な木材複合材の連続した断片の吸収率スペクトル、透過率スペクトル、および反射率スペクトルを示すグラフである。脱リグニン処理の期間に基づく、作製した自然なパターンを有する透明な木材複合材の連続した断片のＵＶ遮断特性を示すグラフである。作製した自然なパターンを有する透明な木材複合材の連続した断片に関するヘイズを示すグラフである。カスタムパターンを形成するための自然なパターンを有する透明な木材複合材の個別の連続した断片のアセンブリを示す図である。ｉｎｓｉｔｕリグニン修飾木材を形成するための光触媒酸化処理後の正規化リグニン含有量の、処理の時間に対するグラフである。天然木材および作製したｉｎｓｉｔｕリグニン修飾木材の連続した断片のフーリエ変換赤外線分光法（ＦＴＩＲ）スペクトルを示すグラフである。天然木材および作製したｉｎｓｉｔｕリグニン修飾木材の連続した断片のＸ線回析法（ＸＲＤ）スペクトルを示すグラフである。天然木材および作製したｉｎｓｉｔｕリグニン修飾木材の連続した断片のＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）スペクトルを示すグラフである。作製したｉｎｓｉｔｕリグニン修飾木材の連続した断片の異なる位置における反射率スペクトルを示すグラフである。作製したｉｎｓｉｔｕリグニン修飾木材の連続した断片（例えば、フォトニック木材）と、作製した脱リグニンした木材の断片とを比較するマクロスケールおよびマイクロスケール画像である。カスタムパターンを有する、作製したｉｎｓｉｔｕリグニン修飾木材の断片の連続した断片の画像である。カスタムパターンを有する、作製したｉｎｓｉｔｕリグニン修飾木材の断片の連続した断片の画像である。天然木材、作製したｉｎｓｉｔｕリグニン修飾木材の連続した断片、および作製した透明な木材複合材の連続した断片におけるＦＴＩＲスペクトルを示すグラフである。天然木材、作製したｉｎｓｉｔｕリグニン修飾木材の連続した断片、および作製した透明な木材複合材の連続した断片におけるリグニン含有量を示すグラフである。天然木材における横方向断面のＳＥＭによる画像である。作製したｉｎｓｉｔｕリグニン修飾木材の連続した断片における横方向断面のＳＥＭによる画像である。作製した透明な木材複合材の連続した断片における横方向断面のＳＥＭによる画像である。天然木材および透明な木材複合材の縦方向切断面（Ｌ）と半径方向切断面（Ｔ）とを比較した透過率スペクトルを示すグラフである。天然木材および透明な木材複合材の縦方向切断面（Ｌ）と半径方向切断面（Ｔ）とを比較した吸収率スペクトルを示すグラフである。天然木材の縦方向切断（Ｌ）および半径方向切断（Ｔ）から形成された、作製した透明な木材複合材の連続した断片のヘイズを示すグラフである。カスタムパターンを有する、作製した透明な木材複合材の連続した断片の画像である。

［一般な注意事項］
本開示において、本発明の実施形態の特定の側面、利点および新規な特徴を説明する。開示されている方法およびシステムは、いかなる場合においても限定的であると解釈されるべきではない。本開示は、単独で、ならびに互いと様々な組み合わせおよび副組み合わせで、開示されている様々な実施形態のすべての新規且つ非自明の特徴および側面に向けられている。該方法および該システムは、特定の側面または特徴またはそれらの組み合わせに限定されるものではない。また、開示されている実施形態は、１つまたは複数の特定の利点が存在すること、または問題が解決されることを要求しない。いずれの実施形態または実施例で記載された技術と、１つまたは複数の他の実施形態または実施例で記載された技術とを組み合わせることができる。開示されている技術の原理が適用され得る多くの可能な実施形態を鑑みて、図に示す実施形態が例示的なものであり、開示されている技術の範囲を限定するものではないことに留意されたい。

開示されている方法の一部の操作は、便宜上、特定の連続した順序で記載されているが、これらの順序は、後述する特定の用語によって特定の順序であることが明示されない限り、並べ替えられることを包含することに留意されたい。例えば、特定の順序で記載されている操作は、並べ替えて行われてもよく、同時に行われてもよい。さらに、簡略化のために、添付の図面には、開示されている方法と他の方法とを組み合わせて使用することに関する様々な方法が示されていない場合がある。また、本開示では、開示されている方法を説明するために、「提供する」または「達成する」などの用語を使用する場合がある。これらの用語は、実際に行われる操作を大きく抽象化したものである。これらの用語に対応する実際の操作は、特定の実施形態に応じて異なる場合があり、当業者であれば容易に識別することができる。

本開示の数値範囲は、特に明示されない限り、端点を含む範囲内の離散点の各々を指すことに留意されたい。特に明示されない限り、本明細書または特許請求の範囲で使用される構成要素の数、分子量、割合、温度および時間などを表すすべての数値は、「約」という用語によって修飾されることに留意されたい。したがって、特に暗黙的または明示的に示されない限り、または文脈が当業者によってより明確な構造を有すると適切に理解されない限り、本開示の数値パラメータは、当業者に知られているように、所望の特性および／または標準的な試験条件／方法における検出限界に依存する場合がある概算値である。本開示の先行技術から本発明の実施形態を直接且つ明示的に区別する場合、「約」という用語が記載されていない限り、実施形態の数値は概算値ではない。「実質的に」、「ほぼ」、「約」または同様の用語が特定の値と組み合わせて明示的に使用される場合は、特にそうでないことが明示されない限り、その値の１０％前後の数値を含むことを意図している。

方向およびその他の相対的な参照は、添付の図面および本開示の原理の説明を容易にするために使用される場合があるが、限定を意図したものではない。例えば、「内側」、「外側」、「上」、「下」、「上部」、「下部」、「内部」、「外部」、「左」、「右」、「前」、「後ろ」、「背面」などの特定の用語が使用される場合がある。これらの用語は、特に図に示す実施形態に関して相対的な関係を扱うときに、ある程度の明確さを提供するために適宜使用される。しかしながら、これらの用語は、絶対的な関係、位置および／または配向を意味することを意図していない。例えば、物体に関して、「上」部は、単に物体をひっくり返すことで「下」部になり得る。それにもかかわらず、同じ部分であることに変わりはなく、物体にも変化はない。

本開示において使用される用語「備える」（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）という用語は「含む」（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）を意味し、単数形の定冠詞または不定冠詞（ａ、ａｎ、ｔｈｅ）は、文脈が他に明示しない限り、複数の要素も含む。「または」という用語は、文脈が他に明示しない限り、記載された代替要素のうちの単一の要素、または２つ以上の要素の組み合わせを意味する。

本開示の様々な構成要素、パラメータ、および動作条件などには代替例が存在するが、それらの代替例が必ずしも同等であることを意味するものではなく、また、同等に機能することを意味するものでもない。また、特に明示されない限り、代替例が好ましい順序で列挙されていることを意味するものでもない。特に明示されない限り、以下に定義される群のいずれかを置き換えまたはその状態から戻すことができる。

他に説明がない限り、本開示で使用されるすべての技術用語および科学用語は、本開示が属する技術分野の当業者に一般的に理解される用語と同じ意味を有する。本開示の方法および材料に類似する、またはそれらと同等の方法および材料は、本開示の実施または試験に使用することができるが、その適切な方法および材料は後述する。これらの材料、方法および実施例は、例にすぎず、本発明を限定することを意図していない。本開示の主題の他の特徴は、以下の詳細な説明および特許請求の範囲から明確になるであろう。

［用語の概要］
以下の特定の用語および略語の説明は、本開示の主題の様々な側面の説明を容易にし、本開示の主題の実施において当業者を補助するために提供される。

「連続した断片」：単一の木から採取され、処理に供された単一の連続した木材断片。これは、複数の部分断片を接合または組み合わせて（例えば積層して）形成された単一の断片とは対照的である。一部の実施形態において、処理によって、連続した木材断片の中に、異なるリグニン特性を有するセクションまたは領域が形成される。

「リグニン特性」：一部の実施形態において、リグニン特性は、木材セクション中の天然に存在するリグニンまたは天然リグニンの含有量を指す。したがって、異なるリグニン特性は、特定の木材セクションの天然リグニン含有量が、処理後に隣接する木材セクションのものよりも少ないことを指す場合がある（例えば、早材領域が実質的に脱リグニンされ、隣接する晩材領域が天然リグニンの大部分または少なくとも一部を保持する場合）。代替的または追加的に、一部の実施形態において、リグニン特性は、木材セクション中のリグニンの天然に存在する形態または天然の形態を指す。したがって、異なるリグニン特性は、特定の木材セクションの天然リグニンが、リグニンを除去することなくリグニンの発色団を変更させるか除去するために（例えば、化学酸化によって）ｉｎｓｉｔｕで修飾され、その一方で、隣接する木材セクションが、処理後にリグニンの天然の形態を保持することを指す場合がある。

「脱リグニン」：天然に存在するリグニンの少なくとも９０％が除去された木材セクション。一部の実施形態において、脱リグニンした木材セクションのリグニン含有量は、３ｗｔ％以下であり、例えば、１ｗｔ％未満である。脱リグニン前後のセルロース系材料内のリグニン含有量は、当該技術分野において既知の技術を用いて評価することができる。これは、例えば、参照により本明細書に組み込まれる、米国国立再生可能エネルギー研究所（ＮＲＥＬ）発行の「ＤｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＣａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅｓａｎｄＬｉｇｎｉｎｉｎＢｉｏｍａｓｓ」におけるＬａｂｏｒａｔｏｒｙＡｎａｌｙｔｉｃａｌＰｒｏｃｅｄｕｒｅ（ＬＡＰ）ＴＰ－５１０－４２６１８（０８－０３－２０１２版）、およびＡＳＴＭインターナショナル発行の「ＳｔａｎｄａｒｄＴｅｓｔＭｅｔｈｏｄｆｏｒＤｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆＣａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅｓｉｎＢｉｏｍａｓｓｂｙＨｉｇｈＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＬｉｑｕｉｄＣｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ」におけるＡＳＴＭＥ１７５８－０１（２０２０）に記載されている。

「縦方向の成長方向」：根または幹から植物が成長する方向であり、植物の細胞壁を形成するセルロースナノ繊維は、一般に、縦方向の成長方向に整列している。場合によっては、縦方向の成長方向は、一般に垂直であってもよく、その水分蒸散の流れの方向に対応していてもよい。これは、植物の中心部分から外向きに延在して概ね水平でありえる半径方向の成長方向とは対照的である。

「透明」：特定の光の波長または光の波長の範囲に対して、少なくとも８０％の透過率値（すなわち、入射光の強度に対する透過光の強度の比率）を有することを意味する。

「半透明」：特定の光の波長または光の波長の範囲に対して、３６％～８０％の透過率値を有することを意味する。

「不透明」：特定の光の波長または光の波長の範囲に対して、３６％未満の透過率値を有することを意味する。

［序論］
機械的特性が改善された透明な木材複合材は、木材の出発材料中に天然に存在するリグニンの一部またはすべてを保持することで形成され得る。既存の透明な木材複合材では、高い透明性（例えば、可視波長に対して８０％超）を得るために、木材の出発材料中のリグニンの大部分またはすべて（例えば、少なくとも９０％）を除去する必要がある。しかしながら、このように大量のリグニンを除去すると、木材のセルロース系微細構造の完全性が損なわれて、それにより、その後の製造ステップ（例えば、ポリマー浸透のステップ）が複雑になり、このようにして得られた複合材料の機械的強度が低下する場合がある。

本開示の主題における一部の実施形態において、連続した木材ブロックは、化学処理に供され得る。これにより、その中の天然部分が異なる度合いのリグニン除去を受ける。例えば、連続した木材ブロックは、軟材であり得、その早材部分が脱リグニンされ得、その晩材部分が化学処理後に大量のリグニンを保持することができる。その後、化学処理された木材ブロックに屈折率整合ポリマーを浸透させることで、可視光スペクトルの波長に対して、脱リグニンされた部分が実質的に透明になり、その他の部分が不透明または半透明のままとなる。このようにして得られた木材複合材は、透明の早材部分と半透明または不透明の晩材部分の配置によって構成された自然なパターンを示すことができる。また、晩材部分が多量のリグニンを保持するので、完全に脱リグニンした木材複合材と比較して、材料全体の機械的強度が改善される。

代替的または追加的に、本開示の主題における一部の実施形態において、連続した木材ブロックは、ＵＶアシスト光触媒酸化処理に供され、その中のリグニンがｉｎｓｉｔｕで修飾されて、木材の色が白色になる。例えば、連続した木材ブロックに過酸化水素などの液体酸化剤を浸透させ、その後、ＵＶ照射を行い、木材ブロック内のリグニンの発色団を除去し、それ以外は木材の微細構造内にリグニンを保持することができる。一部の実施形態において、木材ブロックの表面への液体酸化剤の塗布および／またはＵＶ光への木材ブロックの曝露により、ｉｎｓｉｔｕ修飾を木材ブロックの特定のセクションに限定することができるパターンを形成することができる。その後、木材ブロックに屈折率整合ポリマーを浸透させることで、可視光スペクトルの波長に対して、ｉｎｓｉｔｕで修飾されたセクションが実質的に透明になり、その他のセクションが不透明または半透明のままとなる。このようにして得られた木材複合材は、酸化剤とＵＶ光の適用によって構成された所定のパターンを示すことができ、これは、木材に内在する自然なパターンとは無関係である。光触媒酸化処理によってリグニンが全く、またはごくわずかしか除去されないので（例えば、除去対象の元の木材内のリグニンの３０％未満）、完全に脱リグニンした木材複合材と比較して、材料全体の機械的強度が改善される。

また、先行技術における透明な木材複合材は、木材の脱リグニン化のために多量の化学物質および膨大な処理時間を必要とし、これは、製造可能性を阻害する場合がある。対照的に、一部の実施形態において、ＵＶアシスト光触媒酸化処理を使用して、液体酸化剤を表面に塗布することで木材を処理して、その中のリグニンをｉｎｓｉｔｕで修飾することができる。したがって、先行技術における透明木材の処理と比較して、処理時間および使用する化学物質の量を低減させることができる。また、ＮａＣｌＯ_２などの有害な塩素ガスを発生する脱リグニン剤と比べて、Ｈ_２Ｏ_２は副産物として水か酸素しか発生しないため、過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）を液体酸化剤として使用することでより環境に優しい処理法を提供することができる。

一部の実施形態において、自然なパターンを有する透明な木材複合材（美的外観が優れた木材とも呼ぶ）が提供される。美的外観が優れた木材は、空間選択的な脱リグニン処理および屈折率整合ポリマー（例えば、エポキシ樹脂）浸透の処理に基づいて、美的外観が優れた特徴（例えば、無傷の木材パターン）、優れた光学特性（例えば、８０％以下の平均透過率および９３％以下のヘイズ）、良好なＵＶ遮断能力（例えば、２０％以下の透過率）、および低い熱伝導率（０．２４Ｗ・ｍ^－１Ｋ^－１）を有することができる。また、美的外観が優れた木材の迅速な製造プロセス（例えば、２時間以下の化学処理）および機械的堅牢性（例えば、９１．９５ＭＰａの高い縦方向引張強度および２．７３ＭＪ・ｍ^－３の靭性）は、従来の完全な脱リグニンプロセスと比較して時間とエネルギーを大幅に節約しながら、スケールでの製造を可能にする。例えば、ガラス天井、屋上、透明装飾物、および屋内パネルなどのエネルギー効率の高い建築用途に美的外観が優れた木材を使用することができる。

一部の実施形態において、修飾木材（ｉｎｓｉｔｕリグニン修飾木材、リグニン修飾木材、またはフォトニック木材とも呼ぶ）が提供される。天然木材内のリグニンは、特に、液体酸化剤（例えば、過酸化水素）およびＵＶ光（例えば、ＵＶＡ帯の太陽放射または人工照明）を使用した木材内の天然リグニンの光触媒酸化によって、ｉｎｓｉｔｕで迅速且つスケーラブルなプロセスを用いて修飾され得る。光触媒による酸化反応によって、リグニンの芳香族骨格を残したまま、リグニンの発色団を選択的に除去して、木材の光学特性を変化させることができる。このようにして得られたフォトニック木材では、元からあるリグニン含有量の８０％以下が保持されるため、フォトニック木材は、強力なバインダおよび防水剤として機能し続けることができる。その結果、フォトニック木材は、木材の脱リグニン化と比較して、湿潤環境下での機械的強度が大幅に向上し（例えば、２０倍の引張強度および１２倍の圧縮耐性）、スケーラビリティが増大し（例えば、２メートル以下の試料）、処理時間が大幅に短縮される（例えば、４時間～１４時間に対して１時間～６．５時間）。また、ｉｎ－ｓｉｔｕリグニン修飾木材の構造は、光触媒酸化プロセス、特に、木材の表面への液体酸化剤またはＵＶ照射の選択的な適用によってパターンを有することができる。この光触媒によるフォトニック木材の作製によって、エネルギー効率の高い建物、光管理、ならびに流体装置、イオン装置、電子装置および光学装置などを含む様々な用途に向けた持続可能なバイオ由来の機能性材料の大量生産が可能になる。

一部の実施形態において、透明な木材複合材（透明なｉｎｓｉｔｕリグニン修飾木材複合材、人工パターンを有する透明な木材複合材、または単に透明木材とも呼ぶ）が提供される。天然木材内のリグニンは、フォトニック木材と同様に、ＵＶアシスト光触媒酸化によって修飾され得る。これにより、バインダとして機能する天然リグニンの大部分が保存されて、ポリマーを浸透させるための堅牢な木材骨格が提供されると共に、化学物質およびエネルギーの消費量、ならびに処理時間が大幅に削減される。ポリマー浸透後に、このようにして得られた透明木材（例えば、厚さ１ｍｍ以下）は、高い透過率（例えば、９０％超）、高いヘイズ（例えば、６０％超）、および可視光波長に対して優れた導光効果を示すことができる。また、フォトニック木材と同様に、液体酸化剤（例えば、刷毛塗りまたは印刷）またはＵＶ照射（例えば、マスキングまたはレーザ照射）を選択的に適用することで、木材の表面にパターンを直接形成することができる。修飾リグニンが配向性の高いセルロースフィブリルと結合するので、リグニン修飾木材は、脱リグニンした木材（例えば、引張強度０．４ＭＰａ）よりも実質的に高い引張強度（例えば、２０．６ＭＰａ）を有することになる。

［方法の実施例］
図１Ａは、修飾木材または透明な木材複合材を形成するための例示的な方法１００を示している。該方法１００は、プロセスブロック１０２で開始することができる。ここで、天然木材の連続した断片１０１が準備される。例えば、プロセスブロック１０２の準備は、親木から木材の断片を切断、除去、または分離することを含むことができる。一部の実施形態において、切断によって、天然木材を実質的に平坦な平面構造体に成形することができる。ここで、セルロース繊維の方向は、構造体の平面（例えば、縦方向切断面または回転方向切断面）と平行な方向に延在しているか、構造体の平面（例えば、半径方向切断面）に対して垂直な方向に延在している。任意選択で、一部の実施形態において、準備は、天然木材の断片の前処理を含むことができる。例えば、その後の処理に備えて望ましくない材料または汚染を除去するための洗浄を実施すること、その後の処理に備えて天然セルロース系材料を特定の形状に成形（例えば、短冊状へのスライス）すること、またはこれらの任意の組み合わせを含むことができる。一部の実施形態において、天然木材の連続した断片１０１は、軟材であり得、これは、早材（ＥＷ）領域１０３および隣接する晩材（ＬＷ）領域１０５のような異なる特性を有する、明確に定義された天然に存在するセクションを有する。代替的に、一部の実施形態において、天然木材の連続した断片１０１は、明確に定義された天然に存在するセクションを有さない硬材または軟材であり得る。

プロセスブロック１０４において、天然木材の連続した断片に１つまたは複数の化学系処理を施して、木材の断片の少なくとも１つのセクションのリグニン特性を修飾する。一部の実施形態において、リグニン特性の修飾により、少なくとも１つのセクションが、隣接するセクションのリグニン特性とは異なるリグニン特性を有するように形成される。例えば、一部の実施形態において、リグニン特性は、処理済み木材の連続した断片１０７のセクションのリグニン含有量であり、その化学系処理は、図１Ｂを参照して後述するように、１つの木材セクション１０９（例えば、元のＥＷ領域１０３）のリグニン含有量が、隣接する木材セクション１１１（例えば、元のＬＷ領域１０５）のリグニン含有量よりも少なくするようにすることができる。代替的に、一部の実施形態において、リグニン特性は、発色団の存在であり、図１Ｃ～図１Ｄを参照して後述するように、化学系処理により、１つの木材セクション１０９内の発色団が除去され、隣接する木材セクション１１１内の発色団が保持される。代替的に、一部の実施形態において、リグニン特性の修飾により、連続した断片全体がリグニン特性（例えば、リグニン含有量または発色団の存在）を有するように形成される
次いで、該方法１００は、決定ブロック１０６へ進むことができる。ここで、透明な複合体が望ましいかどうかが判定される。例えば、フォトニック木材として透明な複合体を使用することが望ましくないと判定された場合、該方法１００は、は、決定ブロック１０６からプロセスブロック１１０へ進むことができる。また、透明な複合体が望ましいと判定された場合、該方法１００は、決定ブロック１０６からプロセスブロック１０８へ進むことができる。ここで、修飾木材の連続した断片に屈折率整合ポリマーを浸透させる。

一部の実施形態において、プロセスブロック１０８のポリマーを浸透させるステップは、例えば、液体ポリマーまたはポリマー前駆体の容器に修飾木材を浸漬し、容器を含むチャンバに真空を適用することで、または参照により本開示に組み込まれている２０１７年２月３日に出願された国際公開第２０１７／１３６７１４号に記載されているように、１回または複数回の真空アシスト浸透セッションによって達成することができる。ポリマーは、セルロース（例えば、屈折率が１．４７以下）の屈折率と実質的に一致する屈折率を有し、且つ木材の微細構造に浸透することができる任意のポリマーであり得る。例えば、浸透した屈折率整合ポリマーは、任意のタイプの熱硬化性ポリマー（例えば、エポキシ樹脂）、熱可塑性ポリマー（例えば、アクリル）、セルロース誘導体（例えば、セルロースアセテート）、および／または機能的屈折率整合材料（例えば、液晶または圧電材料）を含むことができる。修飾木材に浸透され得るポリマーの非限定的な例として、参照により上記に組み込まれている国際公開第２０１７／１３６７１４号に記載されているものを挙げることができる。一部の実施形態において、ポリマーは、エポキシ樹脂（例えば、ＡｅｒｏＭａｒｉｎｅ３００／２１エポキシ）であり得る。

一部の実施形態において、プロセスブロック１１０は、浸透した前駆体を乾燥または重合させるステップを含むことができる。一部の実施形態において、ポリマーが浸透した修飾木材は、乾燥または重合中に押圧される。例えば、第１のセクション１０９がプロセスブロック１０４において脱リグニンされ、第２のセクション１１１がリグニンを保持する場合、これらのセクションの異なる機械的強度によって、ポリマーがこれらのセクションで乾燥または重合する際の反りにつながる場合がある。したがって、乾燥または重合中に公称圧力を適用して（例えば、連続した断片の厚さを１０％超変化させることなく）、反りを防止するか少なくとも低減させることができる。

このように、プロセスブロック１１０を介してポリマーを浸透させることで、木材セクションの一部またはそのすべてを実質的に透明にすることができる。例えば、プロセスブロック１０４における化学処理を介して木材セクション１０９が実質的に脱リグニンされたか発色団が除去された場合、浸透するポリマーがセクション１０９を実質的に透明なセクション１１５にすることができる。その一方で、プロセスブロックにおける化学処理後に木材セクション１１１がリグニンおよびその発色団を保持している場合、セクション１１１は、ポリマー浸透後に半透明または不透明セクション１１７のままである。代替的に、一部の実施形態において、連続した断片１０７全体が修飾されたリグニン特性を有するように形成された場合、断片１１３全体がポリマー浸透後に透明になる。

プロセスブロック１０８においてポリマーを浸透させた後、または決定ブロック１０６においてポリマーの浸透が望ましくない場合、該方法１００は、プロセスブロック１１０へ進むことができる。ここで、修飾木材または透明な木材複合材は、特定の用途で使用されるか、特定の用途で使用されるように適合される。例えば、プロセスブロック１１０は、機械加工、切断、または連続した断片を特定の形状に成形するステップを含むことができる。プロセスブロック１１０の使用は、それ自体で修飾木材または透明な木材複合材の連続した断片を使用すること、またはそれを非木材材料（例えば、金属、金属合金、プラスチック、セラミック、複合材など）と一緒に組み立てて異種複合構造を形成することを含むことができる。一部の実施形態において、プロセスブロック１０８においてポリマーを浸透させた後に、透明な木材複合材の連続した断片を建物の一部（例えば、窓または天窓）として使用することができる。代替的に、一部の実施形態において、決定ブロック１０６において透明な複合体が望ましくない場合、修飾木材の連続した断片を断熱構造体または可視光反射体として使用することができる。具体的に上述したもの以外のその他の用途も、開示された技術に従って作製された修飾木材および透明な木材複合構造体に適用することができる。実際、当業者であれば、本明細書に開示されている修飾木材および透明な木材複合構造体が、本開示の教示に基づいてその他の用途に適合させることができることを容易に理解するであろう。

該方法１００のブロック１０２～１１０を１回実施するものとして説明したが、一部の実施形態において、特定のプロセスブロックの複数回の繰り返しを、次の決定ブロックまたはプロセスブロックに進む前に採用してもよい。また、該方法１００のブロック１０２～１１０を個別に図示および説明したが、一部の実施形態において、プロセスブロックを組み合わせて共に（同時または順次）実施してもよい。また、図１Ａは、ブロック１０２～１１０の特定の順序を示しているが、本開示の主題の実施形態において、この順序に限定されるものではない。実際、特定の実施形態において、ブロックは、図に示すものとは異なる順序で、または他のブロックと同時に実施されてもよい。

図１Ｂは、図１Ａの方法１００のプロセスブロック１０４の化学系処理に使用され得る第１の例示的なサブルーチン１０４ａを示している。例えば、サブルーチン１０４ａは、軟材（例えば、マツ、スギ、トウヒ、カラマツ、またはモミ）において天然に存在するＥＷおよびＬＷセクションの選択的な脱リグニン化に基づいて、自然なパターンを有する透明な木材複合材を形成するために使用され得る。サブルーチン１０４ａは、プロセスブロック１１２で開始することができる。ここで、天然木材の連続した断片が１つまたは複数の化学溶液に浸漬されて、木材からリグニンが除去される。ＬＷセクション（例えば、より高い密度、より小さい内腔、より厚い細胞壁）と比較したＥＷセクション（例えば、より低い密度、より大きい内腔、より薄い細胞壁）の物理的特性によって、化学溶液をより容易にＥＷセクションに浸透および反応させることができる。これにより、リグニンがＬＷセクションよりもＥＷセクションからより迅速に除去される。プロセスブロック１１２の化学処理のタイミングを適切に合わせることで、ＥＷおよびＬＷセクションを、異なるリグニン含有量を有するように処理することができる。特に、ＥＷセクションが脱リグニンされた後またはその直後に化学処理を終了することで（例えば、溶液から連続した断片を除去することで）、ＬＷセクションは多量のリグニンを保持することができる。

一部の実施形態において、プロセスブロック１１２の化学処理は、真空下で実施され得る。これにより、処理に関連する溶液が木材の連続した断片の細胞壁および内腔に完全に浸透するように促される。代替的に、一部の実施形態において、プロセスブロック１１２の化学処理は、周囲圧力条件下または昇圧条件下（例えば、６ｂａｒ～８ｂａｒ）で実施され得る。一部の実施形態において、プロセスブロック１１２の化学処理は、周囲温度（例えば、２３℃以下）と、化学溶液が沸騰する高温（例えば、７０℃～１６０℃）との間の任意の温度で実施され得る。一部の実施形態において、木材のセルロース系微細構造の破壊を回避するために、化学溶液は撹拌されない。一部の実施形態において、化学溶液は、亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ_２）を単独でまたはその他の化学物質（例えば、酢酸）と組み合わせて含むことができる。例えば、一部の実施形態において、化学溶液は、ＮａＣｌＯ_２の沸騰溶液を含む。

一部の実施形態において、５時間未満であり得、例えば２時間以下であり得る。化学溶液への浸漬時間は、除去されるリグニン量、断片のサイズ、ＥＷセクションの密度、溶液の温度、処理の圧力、および／または撹拌の関数であってもよい。例えば、より少ないリグニン除去量、より小さい断片サイズ、ＥＷセクションのより低い密度、より高い溶液温度、より高い処理圧力、および撹拌は、より短い浸漬時間と関連していてもよく、より多いリグニン除去量、より大きい断片サイズ、ＥＷセクションのより高い密度、より低い溶液温度、より低い処理圧力、および撹拌なしは、より長い浸漬時間と関連していてもよい。

決定ブロック１１４において、プロセスブロック１１２の処理を継続するかどうかが判定される。化学溶液を用いた処理は、ＥＷセクションにおけるリグニン含有量が所望に減少されるまで、例えば、プロセスブロック１０８における屈折率整合ポリマーによる浸透後に所望の光透過率が得られるまで、継続され得る（またはその後の溶液で繰り返され得る）。一部の実施形態において、プロセスブロック１１２の処理は、ＥＷセクションにおけるリグニン含有量が少なくとも９０％減少するまで（例えば、ＥＷセクションに元からあるリグニンの１０％未満が保持されるまで）継続する。これは、可視光スペクトル（例えば、６００ｎｍ）におけるに１つまたは複数の波長について少なくとも８０％の光透過率に対応することができる。例えば、プロセスブロック１１２の処理後に、ＥＷセクションは、３ｗｔ％以下のリグニン含有量、例えば１ｗｔ％以下のリグニン含有量を有することができる。一部の実施形態において、プロセスブロック１１２の処理は、ＬＷセクションにおけるリグニン含有量を７５％以下（例えば、ＬＷセクションに元からあるリグニンの２５％超が保持される）、例えば６５％以下、またはさらに５０％以下減少させるのに有効であり得る。これは、可視光スペクトル（例えば、６００ｎｍ）における１つまたは複数の波長について７０％未満の光透過率に対応することができる。例えば、プロセスブロック１１２の処理後に、ＬＷセクションは、７．５ｗｔ％以上、例えば１２．５ｗｔ％以上のリグニン含有量を有することができる。

十分なリグニンがＥＷセクションから除去されると、サブルーチン１０４ａは、決定ブロック１１４からプロセスブロック１１６へ進むことができる。ここで、プロセスブロック１０８におけるポリマー浸透に備えて修飾木材の連続した断片が化学溶液から除去される。一部の実施形態において、プロセスブロック１１６は、脱リグニンプロセスから生じる残留化学物質または微粒子を除去するように、化学処理の後に任意のすすぎステップをさらに含むことができる。例えば、修飾木材の連続した木材ブロックは、１つまたは複数のすすぎ溶液に部分的にまたは完全に浸漬され得る。すすぎ溶液は、脱イオン（ＤＩ）水、アルコール（エタノール、メタノール、イソプロパノールなど）、またはこれらの任意の組み合わせなどの溶媒であり得るが、これに限定されるものではない。例えば、すすぎ溶液は、水とエタノールから形成され得る。一部の実施形態において、すすぎは、その都度新しい混合すすぎ溶液を使用しながら複数回（例えば、少なくとも３回）繰り返されてもよい。一部の実施形態において、すすぎ後に、連続した断片をアルコール（エタノールなど）中に保存することができる。一部の実施形態において、保存後に、連続した断片は、プロセスブロック１０８におけるポリマー浸透の前にその中のアルコールと交換するための別の溶媒（トルエンなど）中に浸漬され得る。

サブルーチン１０４ａのブロック１１２～１１６を１回実施するものとして説明したが、一部の実施形態において、特定のプロセスブロックの複数回の繰り返しを、次の決定ブロックまたはプロセスブロックに進む前に採用してもよい。また、サブルーチン１０４ａのブロック１１２～１１６を個別に図示および説明したが、一部の実施形態において、プロセスブロックを組み合わせて共に（同時または順次）実施してもよい。また、図１Ｂは、ブロック１１２～１１６の特定の順序を示しているが、本開示の主題の実施形態において、この順序に限定されるものではない。実際、特定の実施形態において、ブロックは、図に示すものとは異なる順序で、または他のブロックと同時に実施されてもよい。

図１Ｃは、図１Ａの方法１００のプロセスブロック１０４の化学系処理に使用され得る第２の例示的なサブルーチン１０４ｂを示している。例えば、サブルーチン１０４ｂは、パターンを有するｉｎｓｉｔｕリグニン修飾木材またはパターンを有する透明な木材複合材の連続した断片を形成するために使用され得る。サブルーチン１０４ｂは、任意のプロセスブロック１１８で開始することができる。ここで、木材内の隣接する第１のセクションと第２のセクションとを画定するように、木材の連続した断片の上部露出表面上に所定のパターンの輪郭が形成される。例えば、輪郭は、ワセリンなどの疎水性材料を用いて形成され得る。この輪郭は、上記面に塗布されたときに、液体酸化剤（例えば、過酸化水素）が第１のセクションから第２のセクション（またはその逆）へ流れるのを防止するのに有効であり得る。しかしながら、一部の実施形態において、例えば、液体酸化剤が、隣接するセクションへの横方向の広がりを回避するか少なくとも低減するように適用される場合、輪郭は省略され得る。一部の実施形態において、所定のパターンは、１つまたは複数の介在する第２のセクションによって互いに分離される複数の第１のセクションを画定することができる。

次いで、サブルーチン１０４ｂは、任意のプロセスブロック１２０へ進むことができる。ここで、溶液中の第１の量のアルカリが第１のセクションに対応する連続した断片の上部露出表面部分に塗布される。例えば、アルカリは、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化アンモニウム（ＮＨ_４ＯＨ）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２）、またはこれらの任意の組み合わせであり得る。一部の実施形態において、溶液中のアルカリの濃度は、少なくとも１０ｗｔ％である。塗布は、刷毛塗り、噴霧、圧延、印刷、または任意の他の制御された表面塗布技術を用いることができる。一部の実施形態において、第１の量は、後続のプロセスブロック１２２で塗布される液体酸化剤の対応する量よりもはるかに少なくすることができる。例えば、第１の量は、液体酸化剤の量の２０％以下とすることができる。一部の実施形態において、第１の量は、１ｍｌ～３ｍｌ（両端含む）の範囲である。少量のアルカリを含むことで、木材からの実質的なリグニン除去を引き起こすことなく、液体酸化剤（例えば、Ｈ_２Ｏ_２）の分解を促進することができる。しかしながら、一部の実施形態において、木材の連続した断片へのアルカリの塗布を省略することもできる。

次いで、サブルーチン１０４ｂは、プロセスブロック１２２へ進むことができる。ここで、第２の量の液体酸化剤が第１のセクションに対応する連続した断片の上部露出表面部分に塗布される。例えば、液体酸化剤は、濃度が少なくとも３０ｗｔ％のＨ_２Ｏ_２であり得る。一部の実施形態において、液体酸化剤は、第２のセクションの表面部分に塗布されることなく第１のセクションの表面部分に塗布され得る。酸化剤の塗布により、パターンが画定される。塗布は、刷毛塗り、噴霧、圧延、印刷、または任意の他の制御された表面塗布技術を用いることができる。一部の実施形態において、第２の量の一部を上部露出表面部分に塗布し、第２の量の残りを連続した断片の反対側の下部露出表面部分に同時にまたは続いて塗布することができる。

一部の実施形態において、第２の量は、液体酸化剤が塗布される木材セクションの表面積および／または厚さに基づいて決定され得る。例えば、連続した断片の（例えば、上部露出表面に対して垂直な方向における）厚さが０．６ｍｍ以下の場合、塗布される液体酸化剤の第２の量は、表面積１平方メートルあたり少なくとも８００ｍｌであり得る。連続した断片の厚さが０．８ｍｍ以下の場合塗布される液体酸化剤の第２の量は、表面積１平方メートルあたり少なくとも１２００ｍｌであり得る。連続した断片の厚さが１ｍｍ以下の場合、塗布される液体酸化剤の第２の量は、表面積１平方メートルあたり少なくとも２４００ｍｌであり得る。代替的に、塗布される液体酸化剤の第２の量は、厚さ０．１ｍｍおよび表面積１平方メートルあたり少なくとも１２５ｍｌであり得る。一部の実施形態において、塗布される液体酸化剤の第２の量は、液体酸化剤が塗布される木材セクションの体積に基づいて決定され得る。例えば、第２の量は、木材セクションの体積の体積に少なくとも等しいか、木材セクションの体積の１倍～５倍（両端含む）の範囲とすることができる。例えば、第２の量は、１０ｍｌ～２０ｍｌ（両端含む）であり得る。

次いで、サブルーチン１０４ｂは、プロセスブロック１２４へ進むことができる。ここで、連続した木材ブロックは、自然光源（例えば、５以上のＵＶインデックスでの日射）または人工光源（例えば、ＵＶＡ帯の２０Ｗ）からのＵＶ照射に供される。一部の実施形態において、上部表面全体が、光触媒酸化を介して第１のセクションにおけるリグニンをｉｎｓｉｔｕで修飾するのに十分な時間、特に、リグニンから発色団を除去するのに十分な時間、ＵＶ照射に曝露され得る。プロセスブロック１２４における曝露は、第１のセクションにおける光触媒による酸化反応が、第１のセクションが完全に白色になる完了状態に進むまで、決定ブロック１２６を介して継続され得る。一部の実施形態において、曝露時間は、２時間以下であってもよく、例えば１時間～２時間であってもよい。

曝露後に、連続した木材ブロックは、白色化した第１のセクションにおいて、処理前に元からあるリグニンの少なくとも８０％を保持することができる（例えば、リグニン含有量が２０％以下に低減する）。また、隣接する第２のセクションが（例えば、酸化剤が塗布されていないため）光触媒酸化に供されていないので、元からあるリグニンの実質的にすべてが保持されることになる。したがって、第２のセクションは、わずかではあるが、第１のセクションよりも高いリグニン含有量を有することができる。例えば、プロセスブロック１２４における処理後に、第１のセクションと第２のセクションの両方は、１５ｗｔ％以上のリグニン含有量を有することができる。

サブルーチン１０４ｂのブロック１１８～１２６の一部を１回実施するものとして説明したが、一部の実施形態において、特定のプロセスブロックの複数回の繰り返しを、次の決定ブロックまたはプロセスブロックに進む前に採用してもよい。例えば、プロセスブロック１２２における液体酸化剤の塗布は、複数の分量塗布によって（例えば、同じ表面領域を２回以上（例えば、３回～１０回以上）刷毛塗りして所望の第２の量を累積的に塗布することで）効果を発揮することができる。また、サブルーチン１０４ｂのブロック１１８～１２６を個別に図示および説明したが、一部の実施形態において、プロセスブロックを組み合わせて共に（同時または順次）実施してもよい。例えば、プロセスブロック１２０における溶液中の第１の量のアルカリの塗布は、プロセスブロック１２２における第２の量の液体酸化剤の塗布と組み合わせて実施されてもよい。また、図１Ｃは、ブロック１１８～１２６の特定の順序を示しているが、本開示の主題の実施形態において、この順序に限定されるものではない。実際、特定の実施形態において、ブロックは、図に示すものとは異なる順序で、または他のブロックと同時に実施されてもよい。

図１Ｄは、図１Ａの方法１００のプロセスブロック１０４の化学系処理に使用され得る第３の例示的なサブルーチン１０４ｃを示している。例えば、サブルーチン１０４ｃは、パターンを有するｉｎｓｉｔｕリグニン修飾木材またはパターンを有する透明な木材複合材の連続した断片を形成するために使用され得る。サブルーチン１０４ｃは、任意のプロセスブロック１２８で開始することができる。ここで、溶液中の第１の量のアルカリが連続した断片の上部露出表面の一部またはすべてに塗布される。プロセスブロック１２８におけるその他の詳細は、サブルーチン１０４ｂについて上述したプロセスブロック１２０と同様であってもよい。次いで、サブルーチン１０４ｃは、プロセスブロック１３０へ進むことができる。ここで、第２の量の液体酸化剤（例えば、Ｈ_２Ｏ_２）が連続した断片の上部露出表面の一部またはすべてに塗布される。プロセスブロック１３０におけるその他の詳細は、サブルーチン１０４ｃについて上述したプロセスブロック１２２と同様であってもよい。代替的に、一部の実施形態において、プロセスブロック１３０における塗布は、酸化剤の表面塗布ではなく、酸化剤浴中への木材の連続した断片の浸漬を介して実施され得る。木材の連続した断片は、酸化剤の十分な浸透後、且つプロセスブロック１３２におけるＵＶへの曝露前に、浴から除去され得る。

次いで、サブルーチン１０４ｃは、プロセスブロック１３２へ進むことができる。ここで、連続した木材ブロックは、自然光源または人工光源からのＵＶ照射に供される。一部の実施形態において、ＵＶ照射は、第２のセクションの上部露出表面部分に適用されることなく、第１のセクションの上部露出表面部分に適用され得る。ＵＶへの曝露により、パターンが画定される。例えば、光源からのＵＶ照射は、第２のセクションを曝露から遮断するためにフォトマスクを通過することができる。代替的または追加的に、ＵＶ光源は、第１のセクションにのみ対応する上部露出表面部分を順次照射するように構成および制御されたＵＶレーザまたはレーザダイオード（例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ）であり得る。一部の実施形態において、第１のセクションの上部表面部分のＵＶへの曝露は、光触媒酸化を介して第１のセクションにおけるリグニンをｉｎｓｉｔｕで修飾するのに十分な時間、特に、リグニンから発色団を除去するのに十分な時間、継続してもよい。プロセスブロック１３２における曝露は、第１のセクションにおける光触媒による酸化反応が、第１のセクションが完全に白色になる完了状態に進むまで決定ブロック１３４を介して継続され得る。一部の実施形態において、曝露時間は、２時間以下であってもよく、例えば１～２時間であってもよい。

曝露後に、連続した木材ブロックは、白色化した第１のセクションにおいて、処理前に元からあるリグニンの少なくとも７０％を保持することができる（例えば、リグニン含有量が３０％に低減する）。また、隣接する第２のセクションが（例えば、ＵＶ照射がそれに実施されていないため）光触媒酸化に供されていないので、元からあるリグニンの実質的にすべてが保持されることになる。したがって、第２のセクションは、わずかではあるが、第１のセクションよりも高いリグニン含有量を有することができる。例えばプロセスブロック１３２における処理後に、第１のセクションと第２のセクションの両方は、１５ｗｔ％以上のリグニン含有量を有することができる。

サブルーチン１０４ｃのブロック１２８～１３４の一部を１回実施するものとして説明したが、一部の実施形態において、特定のプロセスブロックの複数回の繰り返しを、次の決定ブロックまたはプロセスブロックに進む前に採用してもよい。例えば、プロセスブロック１３０における液体酸化剤の塗布は、複数の分量塗布によって（例えば、同じ表面領域を２回以上（例えば、３回～１０回以上）刷毛塗りして所望の第２の量を累積的に塗布することで）効果を発揮することができる。また、サブルーチン１０４ｃのブロック１２８～１３４を個別に図示および説明したが、一部の実施形態において、プロセスブロックを組み合わせて共に（同時または順次）実施してもよい。例えば、プロセスブロック１２８における溶液中の第１の量のアルカリの塗布は、プロセスブロック１３０における第２の量の液体酸化剤の塗布と組み合わせて実施されてもよい。また、図１Ｄは、ブロック１２８～１３２の特定の順序を示しているが、本開示の主題の実施形態において、この順序に限定されるものではない。実際、特定の実施形態において、ブロックは、図に示すものとは異なる順序で、または他のブロックと同時に実施されてもよい。

［自然なパターンを有する透明な木材複合材の実施例］
天然木材の細胞壁は、主に、セルロース（４０ｗｔ％～５０ｗｔ％）、ヘミセルロース（２０ｗｔ％～３０ｗｔ％）、およびリグニン（硬材では２０ｗｔ％～３０ｗｔ％、軟材では２５ｗｔ％～３５ｗｔ％）からなり、この３成分が互いに絡み合うことで強固で剛性のある壁構造を形成する。図２Ｂの例示的なセクション２１２に示すように、天然硬材は、特有の３次元多孔質構造を有し、木材成長方向２１０に延在する（例えば、その長さに垂直な平面における最大断面寸法、すなわち直径が４０μｍ～８０μｍ（両端含む）である）導管２１４と、（例えば、その長さに垂直な平面における最大断面寸法、すなわち直径が１０μｍ～３０μｍ（両端含む）である）繊維２１６と、を含む縦方向細胞によって形成された複数のチャネルまたは内腔を有する。硬材とは対照的に、軟材は、水を輸送するために、木材成長方向２１０に沿って延在する放射組織および仮導管２１５に依存する。仮導管は、木材断面内の仮導管の位置に応じて変化し得る最大断面寸法、すなわち直径を有することができる。

軟材は、マツ（イースタンホワイトパイン、ロッジポールパイン、パラナパイン、スコットパイン、サザンイエローパインなど）、スギ（スリアンなど）、トウヒ（ヨーロピアンスプルース、シトカスプルースなど）、カラマツ、およびモミ（ダグラスファーなど）などの裸子植物からなる木材である。天然軟材は、巨視的および微視的規模で交互に変化する構造を有する年輪という固有の美的外観が優れたパターンを示す。図２Ｃおよび図２Ｄに示すように、マクロな視点から、年輪は、春のＥＷ２１８と夏のＬＷ２２０の交互の形成に起因している。ＥＷ領域２１８の各々は、一般に、ＬＷ領域２２０よりも広く、弱く、より多孔質であり、色が薄い。微細構造に関して、ＥＷ領域２１８内の細胞は、図２Ｅに示すように、ＬＷ領域２２０内の内腔２１５ｂと比較して、比較的大きな内腔２１５ａの直径と薄い細胞壁とを有する。

天然木材の断片は、その縦方向の成長方向２１０に対してどの方向にも切断され得る。仮導管が成長方向に自然に整列しているので、切断方向は、最終的な構造における細胞の内腔の方向を決定する。この方向は、最終的な透明な木材複合材の光学特性または機械的特性に影響を与える可能性がある。例えば、一部の実施形態において、天然木材の断片は、縦方向細胞の内腔が縦方向に切断された木材断片２０６の主面（例えば最大表面積）と実質的に平行に向けられるように、木２００の幹２０２から垂直または縦方向（例えば、縦方向の木材成長方向２１０と平行）に切断され得る。代替的に、一部の実施形態において、天然木材の断片は、縦方向細胞の内腔が半径方向に切断された木材断片２０４の主面に対して実質的に垂直に向けられるように、水平または半径方向（例えば、縦方向の木材成長方向２１０に垂直で横方向切断とも呼ぶ）に切断され得る。代替的に、一部の実施形態において、天然木材の断片は、縦方向細胞の内腔が回転切断された木材の断片２０８の主面と実質的に平行に向けられるように、回転方向（例えば、縦方向の木材成長方向２１０に対して垂直且つ幹２０２の周方向に沿った方向）に切断され得る。一部の実施形態において、天然木材の断片は、縦方向、半径方向、および回転方向の切断中の任意の他の方向で切断され得る。いずれの切断方向についても、天然木材の断片の厚さは、主面に対して垂直な方向で測定することができ、１０ｍｍ以下であってもよい。

図２Ｃ～図２Ｅに示すＥＷ領域２１８とＬＷ領域２２０とが交互になっている天然に存在するパターンを用いて、天然に存在するパターンを継承し、且つ好ましい光学特性および機械的特性を有する透明な木材複合材を形成することができる。例えば、軟材は、図１Ａおよび図１Ｂに関して上述したように、空間選択的な脱リグニンおよびその後のポリマー浸透に供され得る。空間選択的な脱リグニン後に、ＥＷ領域２１８は、光の散乱および光吸収体（例えば、リグニンおよび一部の抽出物）の除去により、ほぼ完全に白色になり得るが、ＬＷ領域２２０は、部分的にリグニンを保存する。その後、屈折率整合ポリマーを用いた浸透により、図３Ａ～図３Ｃに示すように、異なる光学特性を有する隣接するセクション、特に、実質的に透明（例えば、６００ｎｍの波長を有する光に対して少なくとも８０％の透過率）である元のＥＷ領域２１８に基づくセクション３１８と、実質的に半透明または不透明（例えば、６００ｎｍの波長を有する光に対して７０％未満の透過率透過率）である元のＬＷ領域２２０に基づくセクション３２０とを有する連続した断片３０４が得られた。異なる光透過率値（ＥＷ領域２１８の脱リグニンに基づくもの対ＬＷ領域２２０のリグニンのみの部分的除去）に加えて、ＬＷ領域２２０内のリグニンの保持は、天然パターンの透明な木材複合材に、強化された機械的強度と好ましいＵＶ吸収特性を付与し得る。

一部の実施形態において、天然パターンを有する透明な木材複合材は、バッチ製造プロセスを用いて作製され得る。例えば、図４Ａは、バッチ操作を採用した例示的な製造セットアップ４００を示している。第１の段階４０２において、明確に定義されたＥＷセクション４１０およびＬＷセクション４１２を有する軟材の連続した断片４０８は、所定の期間、またはＥＷセクション４１０が白色化するまで、流体チャンバ４０４内の脱リグニン溶液４０６（例えば、ＮａＣｌＯ_２）に浸漬され得る。このようにして得られた連続した修飾断片４２０は、非白色リグニンを保持するＬＷセクション４２４と交互に並ぶ実質的に脱リグニンされたＥＷセクション４２２を含む。その後の第２の段階４１４において、連続した修飾断片４２０がチャンバ４１６（例えば、真空チャンバ）内で液体ポリマーまたはポリマー前駆体４１８に浸漬されて、修飾ＥＷセクション４２２およびＬＷセクション４２４のセルロース系微細構造への浸透を可能にする。これにより、半透明または不透明なセクション４３６と交互に並ぶ完全に透明なセクション４３４を有する透明な木材複合材４３２を形成する。

一部の実施形態において、連続した断片は、第１の段階４０２の流体チャンバ４０４から除去され、第２の段階４１４のチャンバ４１６に挿入される。代替的に、一部の実施形態において、流体チャンバ４０４とチャンバ４１６は同一であり、第１の段階４０２から第２の段階４１４への移行は、脱リグニン溶液４０６を液体ポリマーまたは前駆体４１８と交換することによってもたらされる。上記では特に説明しなかったが、バッチ製造セットアップ４００は、１つまたは複数のすすぎ段階（図示せず）を含むことができることに留意されたい。

一部の実施形態において、バッチ製造セットアップは、任意選択で、プレスセットアップ（例えば、油圧プレス）を採用する乾燥または重合段階４２６を含むことができる。例えば、プレスセットアップは、上部取り付け盤４３０と下部取り付け盤４２８とを有することができ、取り付け盤の一方または両方は、その間に保持された木材複合材４３２に圧力を加えるために他方に向けて移動することができる。例えば、プレスセットアップは、その中のポリマーが硬化するにつれて、複合材４３２の上部表面および下部表面の厚さおよび／または平面性を維持するために、公称圧力を加えることができる。一部の実施形態において、プレス段階４２６は、例えば、取り付け盤４２８および４３０の一方または両方の加熱による、プレスされている間の複合材４３２の加熱を含むことができる。

一部の実施形態において、天然パターンを有する透明な木材複合材は、半連続的な製造プロセスを用いて作製され得る。例えば、図４Ｂは、半連続的な操作を採用する例示的な製造セットアップ４５０を示している。天然軟材４５２は、丸太または円筒形の棒の形態であってもよく、その内腔は、方向４５４に沿って延在する。天然木材４５２は、例えば、図４Ｃの四つ切りアプローチを用いて、縦方向のブレード４５６によって繰り返し切断されて、ＥＷ領域４８２およびＬＷ領域４８４の両方を有する長いスライス４５８を生成することができる。スライスされた層４５８は、製造プロセスにおける次のステップのために、例えば、サブルーチン１０４ａのプロセスブロック１１２に関して上述したように、木材４５８を化学溶液４６２に浸漬して、ＥＷセクションを脱リグニンし、ＬＷセクションからリグニンを部分的にのみ除去するように、脱リグニンステーション４６０へ搬送され得る。一部の実施形態において、ステーション４６０のサイズおよびステーション４６０を通る木材層４５８の搬送速度は、化学処理のための所望の浸漬時間に対応してもよい。したがって、層４５８の一部がステーション４６０に入るときからすすぎステーション４６４を出るときまでの時間は、ＥＷセクションからの所望のリグニン除去量のための浸漬時間に対応することになる。

脱リグニンステーション４６０の後に、修飾スライス層４５８は、例えばすすぎステーション４６４などの次のステーションへ搬送され続け得る。すすぎステーションは、１種または複数の溶媒４６６（水、アルコールなど）と、修飾層内の脱リグニン化学物質４６２の残りを除去するように構成された１つまたは複数の撹拌子を含んでもよい。図４Ｂには単一のすすぎステーションのみが示されているが、ポリマー浸透前の溶媒交換を可能にするために複数のステーションを設けることもできる。

すすぎステーション４６４後に、修飾スライス層４５８は、例えばポリマーステーション４６８などの次のステーションへ搬送され続け得る。これは、チャンバ（例えば、真空チャンバ）内の液体ポリマーまたはポリマー前駆体４７２を含む。修飾されたＥＷセクションおよびＬＷセクションのセルロース系微細構造への浸透によって、半透明または不透明セクションと交互に並ぶ完全に透明なセクションを有する透明な木材複合材４８０が形成される。

一部の実施形態において、製造セットアップ４５０は、任意選択で、相補的なローラ４７６および４７８を採用する乾燥または重合ステーション４７４を含むことができる。一部の実施形態において、上部ローラ４７６および下部ローラ４７８は、複合木材４８０の厚さに実質的に等しいかそれよりもわずかに小さい固定距離をおいて互いから離間している。これにより、乾燥または重合中に反りを抑止する公称押圧力を適用することができる。一部の実施形態において、ローラ４７６および４７８のうちの一方または両方を加熱して、複合材４８０の温度を室温よりも高くすることができる。これにより、例えば、ポリマーの固化または重合が促される。代替的または追加的に、ローラ４７６および４７８は加熱されてなくてもよいが、別個の加熱機構が設けられてもよく、ステーション４７４を含む、またはそれに続く環境が加熱されてもよい。

［ＩｎＳｉｔｕリグニン修飾の実施例］
図５Ａに示すように、硬材または軟材におけるＩｎＳｉｔｕリグニン修飾は、リグニンの天然に存在する形態５０３を酸化剤５０５（例えば、過酸化水素）とＵＶ放射線５０７の両方に同時に曝露５０１することで生じる光触媒酸化機構によって達成される。特定の理論にとらわれることなく、ＵＶ光５０７は、光触媒として機能し、共役二重結合を切断してリグニンから発色団（Ｌｉｇ・）を生成させるとともに、Ｈ_２Ｏ_２の酸素／ペロキシ基（Ｏ・／ＨＯＯ・）の分解を促進させる。光励起されたＬｉｇ・およびＯ・／ＨＯＯ・は、光触媒による酸化反応に参加して非共役カルボキシル基５０９を形成し、材料の脱色および修飾木材の形成につながる。また、ごく少量のリグニン中の芳香環構造が開環反応を起こし、Ｈ_２Ｏ_２の可溶な低分子を形成する小さい反応がおきる。これは、処理後の木材のリグニン含有量をわずかに減少（例えば、２０％以下に低減）させる場合があるこの反応にはＵＶ光５０７と酸化剤５０５の両方が必要であるため、修飾が望まれるセクションには両方が適用され、修飾が望ましくないセクションには両方ではなくＵＶと酸化剤のいずれかが適用されて、木材のパターンを得ることができる。一部の実施形態において、ｉｎｓｉｔｕリグニン修飾木材は、さらなる処理を行うことなくそれ自体で使用される。代替的に、一部の実施形態において、修飾木材は、ポリマーを浸透させることによってさらに処理されて、透明な木材複合材が形成される。

一部の実施形態において、パターンを有する透明な木材複合材は、バッチ製造プロセスを用いて作製され得る。例えば、図５Ｂは、例示的なバッチ製造法の動作を示している。初期段階５００において、任意のカット（例えば、Ｒカット、Ｌカット、Ｔカットなど）および任意の木材タイプ（例えば、軟材または硬材）の木材の連続した断片５０２が提供される。連続した断片５０２は、第２の段階５０６において酸化剤が塗布される上部表面５０４を有することができる。一部の実施形態において、第２のセクション５１２から第１のセクション５１０を区画するために、所定のパターン輪郭５０８がまず上部表面５０４に形成される。例えば、パターン輪郭５０８は、ワセリンなどの疎水性材料を用いて形成され得る。代替的に、一部の実施形態において、物理的な輪郭５０８は提供されない。その代わりに、上部表面５０４の特定の部分への酸化剤（および任意選択で酸化剤の前または酸化剤と同時のアルカリ）の物理的な塗布が、所定のパターン５０８を画定することができる。例えば、刷毛５１４を使用して、第２のセクション５１２に塗布することなく、第１のセクション５１０に制御された量の酸化剤を塗装、コーティング、印刷、または他の方法で塗布することができる。制御された量を表面に塗布する他の機構も、１つまたは複数の企図された実施形態に従って可能である。

第３の段階５１６において、上部表面５０４全体が自然光源または人工光源からのＵＶ照射５１８に曝露され得る。代替的に、一部の実施形態において、第１のセクション５１０のみがＵＶ照射５１８に曝露され得る（例えば、図５ＣにおけるＵＶ曝露段階５４０と同様の方法で）。いずれの場合も、第２のセクション５１２ではなく第１のセクション５１０における酸化剤とＵＶ照射の組み合わせは、第１のセクション５１０でのみ光触媒酸化を生じさせる。このようにして段階５２０で得られた修飾木材５２２（例えば、フォトニック木材）は、ｉｎｓｉｔｕでリグニン修飾されて実質的に白色化した第１のセクション５２４と、その天然リグニンを保持して、実質的に非白色（例えば、天然木材の色）である第２のセクション５２６と、を有する。一部の実施形態において、段階５２０における修飾木材５２２は、そのままの状態で、例えば、断熱材または光学的反射材として使用することができる。

代替的に、一部の実施形態において、修飾木材５２２は、最終段階５２８においてさらなる処理に供される。例えば、木材５２２に屈折率整合ポリマーを浸透させて、透明な第１のセクション５３２と、隣接する半透明または不透明な第２のセクション５３４とを有する、パターンを有する透明な木材複合材５３０を形成することができる。例えば、図１Ａについて上述したように、修飾木材５２２の微細構造に液体ポリマーまたはポリマー前駆体を浸漬させ、一定期間真空を適用することで、微細構造にポリマーを浸透させることができる。

図５Ｃは、パターンを有する透明な木材複合材を作製するための別の例示的なバッチ操作を示している。第２の段階５３６において、酸化剤５３８が木材の連続した断片５０２の上部表面５０４全体に塗布され得る。一部の実施形態において、刷毛またはその他の機構を用いて、例えば図５Ｂにおける第２の段階５０６について上述したのと同様の方法で、上部表面５０４全体に制御された量の酸化剤を塗布することができる。代替的に、酸化剤の塗布は、表面５０４または連続した断片５０２全体を酸化剤の浴に浸漬することで実施され得る。第３の段階５４０において、所定のパターンに対応する上部表面５０４の一部のみがＵＶ照射に曝露される。例えば、均一なＵＶ照射フィールド５４２は、第１のセクション５４８の上部表面を曝露させるために光を通過させる開放または透明領域５４６を有し、且つ第２のセクション５５０の上部表面を曝露させるために光を遮断するフォトマスク５４４に入射することができる。

第２のセクション５５０ではなく第１のセクション５４８における酸化剤とＵＶ照射の組み合わせは、第１のセクション５４８でのみ光触媒酸化を生じさせる。このようにして段階５５２で得られた修飾木材５５３（例えば、フォトニック木材）は、ｉｎｓｉｔｕでリグニン修飾されて実質的に白色化した第１のセクション５５４と、その天然リグニンを保持して、実質的に非白色（例えば、天然木材の色）である第２のセクション５５６と、を有する。一部の実施形態において、段階５５２における修飾木材５５３は、そのままの状態で、例えば、断熱材または光学的反射材として使用することができる。

代替的に、一部の実施形態において、修飾木材５５３は、最終段階５５８においてさらなる処理に供される。例えば、木材５５３に屈折率整合ポリマーを浸透させて、透明な第１のセクション５６２と、隣接する半透明または不透明な第２のセクション５６４とを有する、パターンを有する透明な木材複合材５６０を形成することができる。例えば、図１Ａについて上述したように、修飾木材５５３の微細構造に液体ポリマーまたはポリマー前駆体を浸漬させ、一定期間真空を適用することで、微細構造にポリマーを浸透させることができる。

図５Ｄは、透明な木材複合材を作製するための例示的なバッチ操作を示している。第２の段階５６６において、例えば図５Ｃにおける第２の段階５３６と同様の方法で、および／または図５Ｂにおける第２の段階５０６について上述したのと同様の方法で刷毛５１４またはその他の機構を用いた制御された量の酸化剤の塗布を介して、酸化剤が木材の連続した断片５０２の上部表面５０４全体に塗布され得る。代替的に酸化剤の塗布は、表面５０４または連続した断片５０２全体を酸化剤の浴に浸漬することで実施され得る。第３の段階５６８において、上部表面５０４全体が自然光源または人工光源からのＵＶ照射５１８に曝露され得る。連続した断片５０２全体における酸化剤とＵＶ照射の組み合わせは、（例えば、パターンなしに）すべての部分に光触媒酸化を生じさせる。このようにして段階５７０で得られた修飾木材５７２（例えば、フォトニック木材）は、全体としてｉｎｓｉｔｕでリグニン修飾されて、実質的に白色化している。一部の実施形態において、段階５７０における修飾木材５７２は、そのままの状態で、例えば、断熱材または光学的反射材として使用することができる。代替的に、一部の実施形態において、修飾木材５７２は、最終段階５７４においてさらなる処理に供される。例えば、木材５７２に屈折率整合ポリマーを浸透させて、透明な木材複合材５７６を形成することができる。例えば、図１Ａについて上述したように、修飾木材５７２の微細構造に液体ポリマーまたはポリマー前駆体を浸漬させ、一定期間真空を適用することで、微細構造にポリマーを浸透させることができる。

一部の実施形態において、透明な木材複合材（パターンありなしに関わらず）は、半連続的または連続的な製造プロセスを用いて作製され得る。例えば、図６は、連続的な操作を採用する例示的な製造セットアップ６００を示している。天然木材６０２は、丸太または円筒形の棒の形態であってもよく、その内腔は、紙面に垂直な方向に延在する。天然木材６０２は、回転旋盤６０４によって連続的に切断されて、例えば、その後の処理のために天然木材の連続的な薄い層６０６が分離され得る。天然木材層６０６は、製造プロセスの次のステップ、例えば、刷毛６１０またはその他の機構を用いた、制御された量の液体酸化剤６１２の表面塗布のためのステーション６０８へ搬送され得る。

ステーション６０８後に、木材層６０６は、例えば、ＵＶ曝露ステーション６１４などの次のステーションへ搬送され得る。ＵＶ曝露ステーション６１４は、人工光源６１６と、実質的に均一な光ビーム６１８で木材を照射するように設計された１つまたは複数の光学要素６２０（例えば、反射体）とを含むことができる。代替的に、一部の実施形態において、ＵＶ曝露ステーション６１４は、人工光源を使用するのではなく、自然日射を利用する。上述した実施例と同様に、木材内のＵＶ曝露と酸化剤の組み合わせは、リグニン含有量を実質的に減少させることなく、リグニンをｉｎｓｉｔｕで修飾する、特にその発色団を除去する光触媒酸化をもたらす。一部の実施形態において、ステーション６１４のサイズおよびステーション６１４を通る木材層６０６の搬送速度は、所望のＵＶ曝露時間（例えば、１～２時間）に対応してもよい。したがって、層６０６の一部がステーション６１４に入るときからポリマー浸透ステーション６２４を出るときまでの時間は、ｉｎｓｉｔｕリグニン修飾のための曝露時間に対応することになる。

一部の実施形態において、ステーション６１４で得られた修飾木材６２２は、さらなる処理に供されることなく使用することができる。代替的に、一部の実施形態において、修飾木材６２２は、例えばポリマーステーション６２４などの次のステーションへさらに搬送され得る。これは、チャンバ６２８（例えば、真空チャンバ）内の液体ポリマーまたはポリマー前駆体６２６を含む。修飾木材６２２のセルロース系微細構造への浸透によって、透明な木材複合材６３０が形成される。

［製造例と実験結果］
［［第１の実施例：自然なパターンを有する透明な木材複合材］］
特に、セルロース系微細構造の整列したチャネルが主表面（例えば、透過する入射光に曝される表面）に対して垂直な方向に延在する半径方向（Ｒ）カットと、セルロース系微細構造の整列したチャネルが主表面と平行な方向に延在する縦方向（Ｌ）カットとを含む木材の２つの異なるカットに基づいて、自然なパターンを有する透明な木材複合材（美的外観が優れた木材とも呼ぶ）を作製した。早材（ＥＷ）セクションと晩材（ＬＷ）セクションとの間の色と密度のコントラストが顕著であるという観点から、ダグラスファーを選択した。図７Ａに示すように、ダグラスファーのセルロース系微細構造は、ＥＷセクションとＬＷセクションとの間の明確な境界を示していた。微細構造は、（図７Ａおよび図７Ｃに示すような）ＬＷセクションにおける側壁（例えば、厚さ１５．７μｍ以下）および内腔と比較して、（図７Ａおよび図７Ｂに示すように）ＥＷセクションは、より薄い側壁（例えば、木材の半径方向と実質的に平行な平面における厚さが３．８μｍ以下）と、より大きい内腔（例えば、木材の半径方向と実質的に平行な平面における断面寸法を有する）とを有していた。木材の仮導管（例えば、図７Ｄに示す中空管状構造）の分布は、特定の木材セクションによって異なり、ＥＷセクションは、約２０μｍ～８０μｍの内腔直径範囲を有し（図７Ｅ参照）、ＬＷセクションは、約５μｍ～３５μｍの内腔直径範囲を有していた（図７Ｆ）。したがって、異なる孔径分布は、ＥＷおよびＬＷにおける異なる密度を示している。

脱リグニン効果の分析には、６０ｍｍ×６０ｍｍ×２ｍｍのダグラスファーをＲカットした連続した木材ブロックを使用した。酸性のＮａＣｌＯ_２（８０％）溶液を使用して、バルク木材から着色成分（主にリグニンと抽出物）を除去した。ＮａＣｌＯ_２粉末を脱イオン（ＤＩ）水に溶かし、酢酸を加えてｐＨ値（４．６以下）を調整して、溶液を準備した。各木材の試料を沸騰したＮａＣｌＯ_２溶液に入れて、ＥＷセクションが白色化するまで一定期間（例えば、２時間）待機した。その後、脱リグニンした木材の試料をＤＩ水で少なくとも３回すすぎ、さらなる処理までエタノール中に保存した。自然なパターンを有する木材複合材を形成するために、エポキシ樹脂（例えば、ＡｅｒｏｍａｒｉｎｅＰｒｏｄｕｃｔｓ社（カリフォルニア州サンディエゴ）による、透明で低粘度のシクロ脂肪族エポキシ系であるＡｅｒｏＭａｒｉｎｅ３００／２１エポキシ）を処理済み木材の試料に浸透させた。エポキシ樹脂を約２４時間かけて固化させ、自然なパターンを有する木材複合材を得た。

沸騰したＮａＣｌＯ_２溶液に２時間程度浸漬することで、（例えば、ＥＷとＬＷとの密度差に少なくとも部分的に基づく）ＥＷセクションとＬＷセクションとの間で異なる（例えば、空間選択的な）脱リグニンを得ることができた。２時間の処理後に、ＥＷセクションは、ほぼ完全に白色となり、ＬＷセクションは、残存リグニンおよびその他の着色成分により色が保持された。空間選択的な脱リグニンの主な要因は、ＥＷセクションとＬＷセクションの固有の構造の違いであり、これは、ＥＷセクションにおいて隣接するＬＷセクションよりも溶液の拡散を速くさせた。沸騰したＮａＣｌＯ_２溶液に２時間浸漬した後に、各木材の試料の重量が約１３．５％減少していた。しかしながら、天然木材のナノスケールおよびマクロスケールの特徴（例えば、セルロース系微細構造）は、実質的に維持されていた。ＬＷセクションを完全に白色化するために、より長い処理時間（例えば、約１０時間）が必要であり、これに伴って失われる重量も増加した（例えば、重量が約３５％減少した）。より長い処理時間では、脱リグニンした木材の構造の完全性が十分に維持されず、ＥＷセクション（例えば、２８４．６ｋｇ・ｍ^－３以下）とＬＷセクション（例えば、８４６ｋｇ・ｍ^－３）の明確な密度差、ならびにＥＷセクションおよびＬＷセクションの両方にリグニンがないことにより、機械的特性の悪化につながっていた。

空間選択的な脱リグニン後の軟材の骨格におけるリグニンの分布を評価するために、ラマン分光イメージングと頂点成分分析（ＶＣＡ）とを組み合わせて使用した。図７Ｇは、天然木材および空間選択的な脱リグニンした木材の両方のＥＷおよびＬＷセクションについて得られたラマンスペクトルを示している。特に、図７Ｇは、芳香族Ｃ＝Ｃ伸縮、コニフェリルアルコールＣ＝Ｃ、Ｃ＝Ｏ伸縮、およびＣ＝Ｃ、芳香族Ｃ＝Ｃ伸縮のＣ－Ｈバンドにそれぞれ帰属する、１５９８ｃｍ^－１、１６５６ｃｍ^－１、および１２６９ｃｍ^－１（リグニン中のグアヤシル（Ｇ）単位のアリールＯＨおよびアリールＯＣＨ３のマーカーバンド）に位置するリグニン成分の特性バンドを示している。天然木材内のＥＷおよびＬＷセクションと比較すると、空間選択的に脱リグニンした木材のＥＷセクションの細胞壁の代表的なリグニンバンドはほとんど消失し、空間選択的に脱リグニンした木材のＬＷセクションの細胞壁の代表的なリグニンバンドは残存した。その一方で、それぞれのセルロースピーク（例えば、１０９５ｃｍ^－１（Ｃ－Ｏ－Ｃ伸縮振動））は、ＮａＣｌＯ_２による処理後も比較的変化しないままであった。これらの結果から、空間選択的に脱リグニンした木材において、ＥＷセクションのリグニンの大部分が除去され、ＬＷセクションのリグニンがわずかに残ることで、連続した木材ブロックに自然なパターンが形成されることが分かる。

上述したものと同じ手順で、ダグラスファーを、環状のパターンではなく、直線状のパターンを有するようにＬカットした連続した木材ブロック（図４Ｃの４分の１スライス切断を使用）を作製した。効率的な空間選択的な脱リグニンプロセスにより、優れた構造的完全性が付与され、また、Ｌカットした自然なパターンを有する透明な木材複合材の大規模生産が容易になった。例えば、３２０ｍｍ×１７０ｍｍ×０．６ｍｍのＬカットした自然なパターンを有する透明な木材複合材の連続した木材ブロックを作製したが、これは、脱リグニンした木材をフレームワークとする従来の透明木材の作製に比べて著しく大きい。Ｌカットした自然なパターンを有する透明な木材複合材は、光学的に透明であり、６００ｎｍにおける全透過率（例えば、ＥＷセクションとＬＷセクションの両方から）は８７％、光学ヘイズは６５％であった。

Ｌカットした自然なパターンを有する透明な木材複合材は、浸透成功後には木材成長方向に沿って多量の整列したマイクロチャネルを示した。断面図において、ＬＷセクションにおける内腔はＥＷセクションにおける内腔よりもはるかに小さいが、内腔は、すべて密になっていた。また、各セクションのチャネルおよび開口部は、ポリマー（例えば、エポキシ樹脂）で完全に満たされた。これは、セルロース系細胞壁とポリマー自体との間に強固な相互作用を生み出す接着剤の役割を果たしている。ラマン分光イメージングをさらに実施して、細胞の角（ＣＣ）、複合中間薄膜（ＣＭＬ）、細胞壁（ＣＷ）、および内腔を含む得られた木材の細胞における含浸ポリマーの分布を特定した。図７Ｈにおける対応するラマンスペクトルによれば、内腔内の強い信号のピークは、エポキシの結合伸縮、特に、６４０ｃｍ^－１（芳香族Ｃ－Ｈ面外変形）、１００１ｃｍ^－１（ポリアミドアミン付加物、アミノ基）、および１６０８ｃｍ^－１（芳香環呼吸様式）を示していた。ＣＭＬ／ＣＣおよびＣＷでもポリマーの信号が検出されたことから、ポリマーが木材の細胞内に十分に浸透し、脱リグニン木材の骨格においてセルロースと強固な界面を形成していたと考えられる。

空間的に脱リグニンした木材の回想的な細胞構造は、固有の異方性機械的特徴をもたらした。例えば、Ｒカットした木材から形成された自然なパターンを有する透明な木材複合材は、Ｒカットした天然木材の引張強度（例えば、６．２４ＭＰａ）と比較して著しく向上した引張強度（例えば、２１．５６ＭＰａ）を示し、Ｌカットした木材から形成された自然なパターンを有する透明な木材複合材は、さらに高い引張強度（例えば、９１．９５ＭＰａ）を示していた。Ｒカットした木材およびＬカットした木材から形成された自然なパターンを有する透明な木材複合材の靭性は、それぞれ０．５２３ＭＪｍ^－３および２．７３３ＭＪｍ^－３であった。

また、自然なパターンを有する透明な木材複合材におけるＥＷセクションとＬＷセクションとの間のリグニン分布および細胞構造が不均一であるため、不均一な透過率になることがある。図７Ｉに示すように、Ｒカットした木材から形成された自然なパターンを有する透明な木材複合材のＥＷセクション（１～８）およびＬＷセクション（１’～８’）内の８か所を選択し、６００ｎｍにおける光透過率を測定した。ＬＷセクションは、ＥＷセクション（例えば、平均約８６％）よりも低い透過率（例えば、平均約６８％）を示していた。ＬＷセクションにおけるより低い透過率値にもかかわらず、ＬＷセクションは、可視光スペクトル（例えば、少なくとも６００ｎｍ～７００ｎｍ（両端含む）の波長）の光に関して、自然なパターンを有する透明な木材複合材の平均透過率をわずかに低下させるだけであった。

また、ＬＷセクションにリグニンを保持することで、自然なパターンを有する透明な木材複合材に（例えば、２００ｎｍ～４００ｎｍ（両端含む）の範囲の波長に対して）独自のＵＶ遮断能力を付与することができる。これは、脱リグニン処理のタイミングによって調整することができる。例えば、厚さ２ｍｍの連続した木材ブロックを２時間未満の脱リグニン処理に供した場合、その後の透明な木材複合材は、ＵＶＣ（２００ｎｍ～２７５ｎｍ）およびＵＶＢ（２７５ｎｍ～３２０ｎｍ）スペクトルをほぼ１００％、ならびにＵＶＡ（３２０ｎｍ～４００ｎｍ）スペクトルをほとんど遮断することができた。しかしながら、脱リグニン処理時間を例えば９時間と長くすると図７Ｋに示すように、得られた透明な木材複合材のＵＶＡ遮断能力が著しく低下した。このような優れたＵＶ遮断特性は、ＵＶ吸収能力を有するリグニン分子中にフェニルプロパン構造およびフェノール性水酸基が存在することに起因している。その結果、２時間の脱リグニン処理に供した連続した木材ブロックから形成された自然なパターンを有する透明な木材複合材は、２００ｎｍ～４００ｎｍの範囲において良好なＵＶ吸収率（例えば、８０％以上）、６００ｎｍにおいて高い平均透明性（例えば、８０％以上）、および可視波長に対する低い反射率（例えば、２０％以下）という独自の組み合わせの特徴を示した。

また、自然なパターンを有する透明な木材複合材は、ぎらつき防止能力および導光能力を発揮していた。例えば、図７Ｌに示すように、自然なパターンを有する透明な木材複合材は、光を前方に大きく散乱させ、９３％以下という光学的ヘイズをもたらしていた。透明な木材複合材は、天然木材の整列した微細構造を受け継いでいるので、屈折率整合ポリマー（例えば、エポキシ）が木材内腔を満たすと、光はマイクロチャネルに沿って伝播することができた。マイクロチャネルは、損失性導波路として機能し、これは、透明な木材複合材に上述したような特性を与える。

透明な木材複合材のパターンは、元の木材の連続した断片におけるＥＷおよびＬＷセクションの自然なパターンによって画定される。しかしながら、他のタイプのパターンは、透明な木材複合材の複数の層７００を一緒に積み重ねることによって実現することができる。それらの層の各々は、同じ木から、同じ木材種（例えば、両方ともダグラスファーであるが異なる木）から、または異なる軟材（例えば、一方がモミで、他方がマツ）からのものであってよい。例えば、図７Ｍに示すように、アセンブリ７０４における格子パターンは、互いに対して回転したパターンを有する２つの（または３つ以上の）層７００ａおよび７００ｂをスタック７０２に配置することによって形成することができる。高い透過率および本質的に優れた美的外観に基づき、この能力は、パターンを有する天井における潜在的な適用を可能にすることができる。

同時に、美的外観が優れた木材は、ガラスに比べて断熱性に優れているため、エネルギー効率も向上させることができる。例えば、天然パターンを有する透明な木材複合材は、半径方向（例えば、縦方向の成長方向に対して垂直な方向）に０．２４Ｗ・ｍ^－１Ｋ^－１の熱伝導率を示す。これは、縦方向の成長方向の場合よりも低く（例えば、０．４１Ｗ・ｍ^－１Ｋ^－１以下）、一般的な窓ガラスの等方的熱伝導率（例えば、１Ｗ・ｍ^－１Ｋ^－１以下）よりも低くなっている。このような低い熱伝導率と組み合わせた透明な木材複合材の異方性熱輸送は、エネルギー効率の高い建物でガラスを置き換えるのに有用である。

自然なパターンを有する透明な木材複合材を、透明度が高くヘイズの高い建材として使用することを実証するため、ガラスと透明な木材複合材を天窓とするモデルハウスを建設した。天窓に向けた外部白色光源を用いて、各モデルハウス内の各点における光強度を検出および比較した。ガラス天窓を採用したモデルハウスでは、最大光量（例えば５６．８ｍＷ・ｃｍ^－２）が最小光量（例えば、３．４ｍＷ・ｃｍ^－２）の約１７倍となり、照度が不均一になった。対照的に、透明な木材複合材天窓を採用したモデルハウスでは、最大光量が４８．２ｍＷ・ｃｍ^－２、最小光量が２０．９ｍＷ・ｃｍ^－２となり、より均一な拡散光分布となっていた。

また、自然なパターンを有する透明な木材複合材の耐候性については，３週間屋外に曝露し、光学特性および機械的特性を測定することで評価した。Ｒカットした木材から形成された透明な木材複合材では、曝露後の透過率は曝露前に比べてわずかに低下し、ヘイズは４００ｎｍ～８００ｎｍの範囲の波長で９４％～９８％に増加した。Ｌカットした木材から形成された透明な木材複合材は、曝露後に透過率およびヘイズ特性が同様に変化した。美的外観が優れた木材－Ｌでも同様に、透過率とヘイズに同様の傾向が生じた。しかしながら、曝露は、透明な木材複合材のいずれのカット材の機械的特性にも影響を与えなかった。むしろ、透明な木材複合材の強度には、曝露による有意な劣化は認められず、この複合材が短期間の耐候性を有することが示された。

上述した実施例において、連続した木材の断片内の元の部分に基づく空間選択的な脱リグニンを利用するために軟材を使用した。硬材も軟材も基本的には適切であるが、硬材は導管と繊維からなる構造であり、軟材は主に仮導管からなる構造であるため、大きく異なる構造を有している。例えば、硬材の一種であるバスウッドは、細胞壁の厚さが５．８μｍと実質的に均一であり、ダグラスファーのＬＷセクションの細胞壁の厚さに比べてはるかに薄い。また、バスウッド内の導管チャネルは、ダグラスファーの比較的狭い仮導管よりも内径が大きく、導管チャネルは、二峰性の細孔径分布を示す。その結果、バスウッドのＥＷおよびＬＷセクションの反応は実質的に同調して進行し、２時間の処理でほとんど見かけの木材パターンが保持されない。バルサ材（別のタイプの硬材であり、二峰性の細孔を持つため、溶液の拡散が実質的に均一）でも同様の結果が得られた。しかしながら、密度、気孔率、細胞壁の厚さ、内腔面寸法、またはこれらの任意の組み合わせにおいて実質的な差異を示し、その中の異なる天然に存在するセクション間で異なる溶液拡散または反応効率をもたらす硬材は、本開示の主題の実施形態に従って自然なパターンを有する透明な木材複合材を形成するために使用され得る。

［［第２の実施例：ＩＮＳＩＴＵリグニン修飾木材］］
連続した木材ブロック内の天然リグニンをＵＶアシスト光触媒酸化法によってｉｎｓｉｔｕで化学修飾し、修飾木材（ｉｎｓｉｔｕリグニン修飾木材、リグニン修飾木材、またはフォトニック木材とも呼ぶ）を作製した。ＵＶアシスト光触媒酸化プロセス中に、共役二重結合を切断し、リグニンの発色団を除去し、リグニンのバルク芳香族骨格を保持させた。これは、機械的強度を提供する。このように、修飾木材では、元の木材の大部分（例えば、８０％以上）が保持されながら、発色団の除去により、固有の光学特性が付与された。特に、木材の光学特性を生成するために使用される先行技術における脱リグニン技術と比較して、修飾木材は、光学白色度（例えば、４００ｎｍ～８００ｎｍ（両端含む）の範囲の波長を有する光に対する反射率９０％以上）、無傷のセルロース系微細構造、向上した機械的強度（例えば、２０ＭＰａ以下の湿潤引張強度）、優れた水安定、および改善されたスケーラビリティ（例えば、最大２メートル）を示していた。

天然木材において、垂直方向に整列した木材チャネルにより、Ｈ_２Ｏ_２とＵＶ光が木材構造内に効率よく浸透し、７時間未満（例えば、ＵＶ光が入射する木材の断片の表面に垂直な方向の木材の連続した断片の厚みに応じて、１時間～６．５時間）で達成できる高速且つ綿密な脱色が実現できた。さらに、ＵＶ光照射と組み合わせたＨ_２Ｏ_２印刷木材によって（例えば、Ｈ_２Ｏ_２を木材表面に塗布するための型として紙板彫刻を使用することで）、木材を選択的に脱色することができた。これにより、木材の連続した断片内にカスタムで所定のパターンと異なる光学特性を有する領域を直接生成することができた。

密度が低く、階層的な多孔質微細構造を有するため、修飾木材を準備するためにバルサ材を使用したが、その他の硬材または軟材を使用することもできる。まず、特に、連続した木材ブロックの試料を、１０％ＮａＯＨ溶液を添加した３０％Ｈ_２Ｏ_２溶液に浸漬して、バルサ材の試料をＨ_２Ｏ_２で含浸させた。少量のアルカリは、バルサ材からの実質的なリグニンの除去を引き起こすことなく、Ｈ_２Ｏ_２の分解を加速させる役割を果たすことができた。次いで、Ｈ_２Ｏ_２含浸したバルサ材の各試料を、人工光源（ＵＶＡバンド、２０Ｗパワー）を用いて、試料が完全に白色化するまでＵＶ照射に曝露した。例えば、天然バルサ材は、約２時間のＵＶ曝露（Ｈ_２Ｏ_２曝露との組み合わせ）により、茶色から完全に白色に変化した。対照的に、ＵＶ光なしにＨ_２Ｏ_２を使用した場合、木材の色は黄色に変化した。なお、リグニンには、光に弱い発色団（キノン基や共役二重結合など）が多く、ＵＶ光のエネルギー的な光子を吸収して発色団ラジカルを生成しやすくなっている。そのため、光励起された発色団ラジカルは、の光触媒酸化分解を可能にし、天然木材の茶色い部分を除去することができる。その一方で、リグニンがＵＶ照射に弱いにもかかわらず、ＵＶ光のみを照射しても木材の色は大きく変化しなかった。また、Ｈ_２Ｏ_２処理とＵＶ曝露を併用した場合、１０時間のＨ_２Ｏ_２曝露でも、天然バルサ材をＨ_２Ｏ_２とＵＶ曝露の組み合わせで達成できるほどの白色に修飾するには不十分であった。このことから、化学酸化剤だけでは木材を完全に漂白することはできないか、少なくとも化学酸化剤とＵＶ曝露の組み合わせと同じ時間スケールでは漂白できないことがわかった。

また、Ｈ_２Ｏ_２とＵＶ曝露の組み合わせにより、木材のリグニンを大幅に除去することなく光学特性を修飾することができた。これにより、従来技術の脱リグニンと比較して、機械的強度を向上させることができた。修飾木材の成分含有量を酸加水分解法で測定し、酸不溶性リグニン（クラソンリグニン）を酸加水分解法で求めた。図８Ａから、ＵＶアシスト光触媒酸化処理において、処理時間の増加に伴い、正規化リグニン含有量がわずかに減少するのみであることがわかる。例えば、ＵＶアシスト光触媒酸化の２時間後（試料を完全に白色化するのに十分な時間）に、修飾木材内のリグニン含有量は、１９．２９ｗｔ％であった。これは、天然バルサ材の出発材料内の元のリグニン含有量（例えば、２３．５ｗｔ％）の８２％以下に相当する。また、図８Ｂのフーリエ変換赤外線分光法（ＦＴＩＲ）スペクトルが示すように、修飾木材（フォトニック）は、１５９２ｃｍ^－１、１５０５ｃｍ^－１、および１４３０ｃｍ^－１で吸光ピークを示していた。これにより、芳香族骨格リグニン構造が良好に保持されたことがわかる。

さらに、Ｘ線回析分光法（ＸＤＳ）およびＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）を用いて、修飾木材の化学構造を分析した。Ｘ線回析法（ＸＲＤ）パターンは、ＲｉｇａｋｕＡｍｅｒｉｃａｓ社による湾曲検出器を備えたＲｉｇａｋｕＵｌｔｉｍａＩＩＩ（動作管電圧４０ｋＶ、管電流３０ｍＡ、ＣｕＫα、λ＝１．５４０６Å）を使用して収集した。図８Ｃに示すように、修飾木材内のセルロース結晶構造のＸＲＤパターンは、１６°と２２．６°において回析ピークを示していた。これは、元のセルロースの結晶格子タイプＩ構造（ＣｒＩ）を表し、ＵＶアシスト光触媒酸化プロセスによって元の木材から結晶構造が変化していないことが確認できた。ＸＰＳ実験では、ピーク位置をＣ１ｓの結合エネルギー２８４．６ｅＶを基準として較正した。図８Ｄは、天然木材と修飾木材のＣ１ｓスペクトルを示している。フォトニック木材のＸＰＳスペクトルは、出発材料と比較して、高いエネルギーシフトを有していた。計算された酸素／炭素（Ｏ／Ｃ）比は、ＵＶアシスト光触媒酸化処理後に０．２６から０．４２に変化しており、修飾木材が酸素原子の割合が高く、炭素原子の割合が低いことが示された。これは、リグニン表面での酸化反応の発生によるＯ－Ｃ＝ＯおよびＣ＝Ｏ基の量が増加したためと考えられる。このことから、発色団の共役二重結合（Ｃ＝Ｃ）が開き、非共役のカルボキシル基が形成されたと考えられる。

このような結果から、ＵＶアシスト光触媒酸化が、リグニンの骨格をほとんど保持したまま、木材の白色化に加えて、リグニンをｉｎｓｉｔｕで発色団に修飾する効果を持つことが確認された。他の非ｉｎｓｉｔｕリグニン修飾技術とは異なり、開示されている技術によって、天然リグニンのｉｎｓｉｔｕ修飾が可能になる。これは、フェニル骨格と酸素を含む枝からなり、一連のＣ－ＯおよびＣ－Ｃ結合によって結合している。このような無傷のリグニン構造は、光触媒酸化プロセス中のリグニン骨格構造を可能な限り保存しながら、その発色団を除去することを容易にする。

上述したように、天然木材は、直径数百マイクロメートル（１００μｍ～３００μｍ）の大きな導管チャネルと、直径数重マイクロメートル（２０μｍ～５０μｍ）の小さな繊維内腔を有することができる。これは、異なる範囲のサイズのピット（０．８μｍ～１０μｍ）で修飾され得る。これらの階層的で相互接続された微細構造は、光触媒による酸化プロセスのための効率的な経路として機能し、Ｈ_２Ｏ_２の浸透とＵＶ光の捕獲を促進し、効率的な相乗反応によって修飾木材を得ることができた。さらに、光触媒酸化プロセス後も、階層的な細孔を有する木材骨格構造を維持することができた。特に、修飾木材の細胞壁の厚さ（２．０６μｍ以下）は、天然バルサ材の出発材料（２．０９μｍ）と同様であった。比較のため、天然バルサ材を沸騰した化学溶液（例えば、酢酸を加えてｐＨを４．６以下に調整した５ｗｔ％ＮａＣｌＯ_２水溶液）に完全に白色化するまで浸漬して、脱リグニンした木材を作製した。図８Ｆに示すように、このような脱リグニンした木材の細胞壁は、処理後に著しく薄くなり（１．４６μｍ以下）、基礎となるセルロース系微細構造の微細構造に大きな変化を伴っていた。

修飾木材の厚さに対する処理の均一性を調べるため、修飾木材の連続した木材ブロック（３８ｍｍ×３０ｍｍ×９ｍｍ）の断面を縦方向の成長方向でとり、３つのセクション（ＵＶ曝露に供した木材ブロックの上面に隣接する３ｍｍ厚の部分に対応するセクション「Ｉ」、上面とは反対側の木材ブロックの下面に隣接する３ｍｍ厚の部分に対応するセクション「ＩＩＩ」、およびセクションＩとＩＩＩとの間の３ｍｍ厚の部分に対応するセクション「ＩＩ」）に分けた。３つのセクションの間に明らかな視覚的な違いは認められなかった。いずれも同じレベルの白色度を示し、木材がＵＶアシスト光触媒酸化によって一貫して脱色されたことが示された。また、３つのセクションの微視的構造も同様であり、無傷の木材の微細構造であることが示された。また、ＦＴＩＲ分析により、３つのセクションが同じ成分を持ち、リグニンのバルク構造を保持していることが示された。また、図８Ｅに示す反射率スペクトルは、３つのセクションがすべて可視光の高い反射率（９０％～９６％）を示したことを示している。特定の理論にとらわれることなく、修飾木材の均一な特性は、天然木材のチャネル構造によって可能となったＯ・／ＨＯＯ・・の迅速な浸透と、木材の内部深くへのＵＶ光の効率的な移動に起因すると考えられる。

脱リグニン化法と比較して、開示されている光触媒酸化技術は、多くの優れた特性を示した。まず、有毒なガスや液体を発生させずに水と酸素に分解する環境に優しい酸化剤であるＨ_２Ｏ_２の使用は、（例えば、有害な塩素ガスを多量に発生する可能性のあるＮａＣｌＯ_２溶液を使用する）脱リグニン法よりも環境に優しいと考えられる。また、光触媒酸化に必要な処理時間が脱リグニンよりも実質的に短い場合がある。例えば、開示されている光触媒酸化は、厚さ５ｍｍの木材ブロックを最短３．８時間で脱色（木材を白色化する）できるが、脱リグニン法では同様の脱色を得るには少なくとも６時間必要な場合がある。また、光触媒酸化プロセスは、リグニンのバルク芳香族構造を保持したまま選択的に発色団を除去することにより、脱リグニンに比べてリグニン含有量をより良好に保持することができる（８２％対１．４％）。実際、処理後にリグニンの大部分を保持することで、図８Ｆに示すように、修飾木材は木材の元のセルロース系微細構造を保持することができる。対照的に、脱リグニンした木材の細胞壁は、大きな隙間と部分的なキンクを特徴とし、構造的な形態が損なわれる。

修飾木材の保存されたリグニンは、機械的強度を与える機械的バインダとして機能し、木材の解体を防止する。木材の試料を超純水に２０分間浸漬し、試料表面の過剰な水分を除去した後、機械的試験を実施した。ＴｉｎｉｕｓＯｌｓｅｎＨ５ＫＴ試験機を用いて天然木材、修飾木材、および脱リグニンした木材の試料の引張特性を測定した。引張試料の寸法は、約５０ｍｍ×５ｍｍ×１．５ｍｍであった。試料の長さ方向に沿って毎分５ｍｍの試験速度で破断するまで試料を引き伸ばした。この湿潤条件下での修飾木材は、２０ＭＰａの引張強度（縦方向の成長方向に沿って）を示していた。これは、完全に脱リグニンした木材の引張強度（１ＭＰａ）の２０倍であり、未修飾の天然木材の引張強度と本質的に同じである。この場合、修飾木材のｉｎｓｉｔｕ修飾リグニンがセルロース繊維をつなぎ合わせて、脱リグニンした木材に比べて木材の引張特性を向上させることができた。

ＴｉｎｉｕｓＯｌｓｅｎＨ５ＫＴ試験機を用いてフォトニック木材と脱リグニンした木材の試料の圧縮特性を測定した。引張試料の寸法は、約２０ｍｍ×１０ｍｍ×１０ｍｍであった。木の成長方向に垂直な方向と平行な方向に沿って、毎分５ｍｍの一定の試験速度で試料を圧縮した。修飾木材は、硬いリグニンに支えられて高い圧縮強度を示したが、脱リグニンした木材に圧力が加わると細胞壁が不可逆的に崩壊した。加圧解除後に、修飾木材は明らかな変形を起こすことなく回復した（圧縮後の厚さ変化Δｈ＝１．５ｍｍ）。対照的に、脱リグニンした木材は回復することができず、高い圧縮変形が生じた（Δｈ＝８．４ｍｍ）。また、木の成長方向と平行な方向に沿って、良好な状態で木材の試料に圧縮試験を実施した。同じ圧縮変位（１．６ｍｍ）で、脱リグニンした木材は細胞壁の崩壊を示したが、修飾木材は構造的な損傷を示さず、また、圧縮強度の著しい低下も見られなかった。

ｉｎｓｉｔｕ修飾リグニンは、リグニンの芳香環の疎水性により、水に対するバリアとして機能し、修飾木材の水安定性を向上させることができた。天然木材ブロック、修飾木材ブロック、および脱リグニンされた木材ブロックを水中に入れ、水安定性試験を行った。この実験での木材の寸法は、４．５ｃｍ×４．５ｃｍ×０．４５ｃｍであった。天然木材、フォトニック木材、および脱リグニンした木材を同時に水に入れ、１分ごとに厚さを記録した。脱リグニンした木材にはより多くの水が吸収され、修飾木材よりも質量の変化が大きくなった。この場合、疎水性リグニンの遮蔽がないと、親水性の脱リグニンした木材の緩いセルロース繊維が水に対して敏感になった。その一方で、脱リグニンした木材による高い吸水率は、材料の厚さの変化をより明確にさせた。また、木材の一端をメチレンブルー（ＭＢ）溶液に入れた試料の吸水率を測定した。ＭＢの吸水量は、脱リグニンした木材が最も高く、次いで修飾木材が高かった。これは、疎水性のリグニンがないため、脱リグニンした木材では水が浸透しやすいことを改めて示している。

水安定性を調べるために、試料を３週間水に浸したところ、脱リグニンした木材は完全に短繊維に分解したのに対し、修飾木材は明らかな変化なく形状を維持していた。リグニンを含まないため、水は脱リグニンした木材浸透し、アクセス可能で緩いセルロースの水素結合を破壊し、機械的性能を弱めた。その一方で、ミクロ繊維を架橋するリグニンの疎水性と結合性の役割により、水はセルロースの水素結合構造を壊すことができず、フォトニック木材の優れた水安定性とともに、機械的特性が改善された。

上述した作製例では、連続した木材ブロック全体を修飾したが、光触媒酸化技術を用いて、例えば、木材の自然なパターンとは無関係な所定の２次元または３次元パターンに従って、異なる特性を有する連続した木材ブロック内の隣接するセクションを形成することができる。特に、ＵＶ光と化学酸化剤（Ｈ_２Ｏ_２）の両方が特定の処理時間内に脱色を達成するために使用されるので、木材の特定の部分への両者の制御された適用は、その結果として得られる特性を画定することができる。例えば、Ｈ_２Ｏ_２を、（例えば、彫刻された板紙型を使用して）特定のパターンで天然木材の表面に印刷（例えば、刷毛塗り、塗装、噴霧、または連続した木材ブロック全体を浸漬することなく表面に塗布）することができる。次いで、この表面をＵＶ照射する。ＵＶとＨ_２Ｏ_２の両方を受けた木材のセクションが修飾され、一方のみを受けたかまたはどちらも受けなかった木材のセクションが未修飾となる。例えば、３０％Ｈ_２Ｏ_２を用いて連続した木材ブロックの表面にパターンを印刷し、その後、表面をＵＶ光に曝してパターンを有する修飾木材を形成した。図８Ｇおよび図８Ｈは、この技術を用いてそれぞれの連続した木材ブロックに形成されたチャイニーズノットパターンおよび星形パターンを示していた。ここで、セクション８０４、８０８、および８１２内のリグニンは、ｉｎｓｉｔｕで修飾されて、そこから発色団が除去されて白色となり、セクション８０２、８０６、８１０ｍおよび８１４内のリグニンは、実質的に未修飾（例えば、リグニンの元の形態）であった。代替的に、Ｈ_２Ｏ_２を木材ブロック全体に適用し、その後、天然木材の表面を特定のパターンでＵＶ照射することができる。したがって、天然木材は、この容易で持続可能な、大規模で低コストの相乗的光触媒酸化処理によって、オンデマンドパターニングでその表面を選択的に脱色することができる。

［［第３の実施例：透明な木材複合材］］
連続した木材ブロック内の天然リグニンをＵＶアシスト光触媒酸化法によってｉｎｓｉｔｕで化学修飾し、修飾木材を作製した。次いで、修飾木材に屈折率整合ポリマーを浸透させ、透明な木材複合材（ｉｎｓｉｔｕリグニン修飾した透明な木材複合材、人工パターンを有する透明な木材複合材、または透明木材とも呼ぶ）を形成した。バルサ材の丸太を横方向および縦方向に切断して、木材スライス（０．６ｍｍ～３．５ｍｍ（両端含む）の厚さを有する）。各バルサ材スライスについて、Ｈ_２Ｏ_２の酸化効率を向上させるために、Ｈ_２Ｏ_２の刷毛塗り前に、微量のＮａＯＨ（１０ｗｔ％の濃度で２ｍｌ～３ｍｌ）を上面（厚さ方向に対して垂直方向）に塗布（例えば、刷毛塗り）することができた。次いで、各木材スライスの上面にＨ_２Ｏ_２を刷毛塗りし（３０ｗｔ％の濃度で１５ｍｌ以上、量は木材の厚さに依存）、その後、試料が完全に白色化するまで上面に光を照射した。修飾木材へのＵＶ照射には、３８０ｎｍ～３９５ｎｍの波長を発するＵＶランプを使用した。例えば、２００ｍｍ×１０ｍｍ×０．６ｍｍの天然バルサ材の試料に１５ｍｌのＨ_２Ｏ_２（濃度３０ｗｔ％）を刷毛塗りし、その後、天然木材の色が完全に白色化するまで１時間ＵＶ光に曝した。このプロセスは、リグニン内の発色団を除去して、木材の色を茶色から白色に変化させた。次いで、処理済の木材の断片を５時間エタノールに浸漬して、残りの化学物質を除去し、その断片をトルエンに移動して木材内のエタノールを交換させた。続いて、処理済の木材の断片の各々を１．５時間真空で、エポキシ樹脂（例えば、ＡｅｒｏｍａｒｉｎｅＰｒｏｄｕｃｔｓ社（カリフォルニア州サンディエゴ）による、透明で低粘度のシクロ脂肪族エポキシ系であるＡｅｒｏＭａｒｉｎｅ３００／２１エポキシ）に含浸した。最後に、エポキシ含浸した木材の試料を室温で保管し、エポキシを完全に硬化させた。

図９Ａは、天然木材と比較した、リグニン修飾木材のＦＴＩＲスペクトルと、その後形成された透明木材を示している。約１５９５ｃｍ^－１、１５０５ｃｍ^－１、および１４３５ｃｍ^－１の吸収率ピークは、リグニンの芳香族振動に起因するものである。これにより、ｉｎｓｉｔｕリグニン修飾とその後のポリマー浸透により、リグニンの発色団が劣化しても芳香族骨格が維持されることが確認された。ＦＴＩＲスペクトルにおける１７３４ｃｍ^－１のピークは、ヘミセルロース（キシラン／グルコマンナン）のカルボキシル基に帰属し、１２３５ｃｍ^－１のピークは、ヘミセルロースのウロン酸基またはリグニンとヘミセルロースのカルボキシル基のエステル結合に帰属することができる。天然木材と比較して、リグニン修飾木材の１７３４ｃｍ^－１ピークの消失と１２３５ｃｍ^－１のピーク強度の低下は、光触媒酸化処理によって天然木材のヘミセルロースが部分的に溶解／除去されたことを示している。

図９Ｂは、リグニン修飾木材およびその後形成された透明木材のリグニン含有量を、天然木材と比較したものである。天然木材およびリグニン修飾木材の試料のリグニン含有量は、それぞれ、２３．５％以下および１９．９％以下であった。このことから、光触媒による酸化処理後、リグニンの構造がほとんど保存されていることが確認された。保存されたリグニンは、リグニン修飾木材の機械的特性を強化するバインダとして機能し、透明な木材複合材を形成する際に、その後のポリマー浸透のための強固な木材骨格を提供することができる。

図９Ｃ～図９Ｅは、天然木材、リグニン修飾木材、および透明木材の走査型電子顕微鏡検査（ＳＥＭ）による画像を示している。図９Ｃに示すように、天然木材は、３Ｄ階層的且つ相互接続された多孔質微細構造を示し、断面寸法（例えば、直径）が１５μｍ～３００μｍの範囲のマイクロチャネル（例えば、内腔）を特徴とする。この独特の多孔質微細構造は、高速のＨ_２Ｏ_２溶液の浸透／拡散と、木材のマイクロチャネル内の効率的なＵＶ光の捕捉に有益であり、光触媒酸化プロセス中に光吸収性発色団を効率的に除去することができた。図９Ｄに示すように、リグニン修飾木材は、木材の多孔質微細構造を実質的に保持しており、リグニン修飾木材内のマイクロチャネルの断面寸法（例えば、直径）は、１０μｍ～２７０μｍの範囲である。図９Ｅに示すように、エポキシ樹脂は、リグニン修飾木材の孔に浸透することができる。これにより、光の産卵が抑制され、光透過率を向上させるのに役立つ、緻密でコンパクトな複合構造を形成することができる。

特に、半径方向／横方向（Ｔ）切断された木材（例えば、７０ｍｍ×３０ｍｍ×１．５ｍｍのサイズを有する）から形成された透明木材と、縦方向（Ｌ）切断された木材（例えば、４００ｍｍ×１１０ｍｍ×１ｍｍのサイズを有する）から形成された透明木材は、いずれも優れた光学特性を示していた。図９Ｆは、天然木材および透明木材の２００ｎｍ～２０００ｎｍの光透過率を示している。Ｌ方向およびＴ方向に沿った透明木材は、４００ｎｍ～８００ｎｍ（両端含む）の範囲の波長に対して９０％以下の高い光透過率を有していた。対照的に、同じ範囲の天然木材は、より小さい光透過率を示していた（例えば、Ｌ方向で６％未満、Ｔ方向で３６％未満）。光触媒酸化でリグニンの光吸収性発色団が除去されるため、透明木材にはほとんどすべての可視光が透過する。したがって、透明木材の吸収率は、図９Ｇに示すように、４００ｎｍ～８００ｎｍ（両端含む）の範囲の波長に対して０％に近づき、同範囲の天然木材の吸収率よりもはるかに低くなる。その一方で、セルロース系微細構造の保存により、透明木材は、高い透明性とともにヘイズ特性が向上した。例えば、図９Ｈは、Ｌ方向およびＴ方向に沿った透明木材の透過率ヘイズ値を示している。ここで、透明木材の各切断は、４００ｎｍ～８００ｎｍ（両端含む）の範囲の波長に対して、６０％～８０％の範囲のヘイズ値を示していた。

上述した実施例において、バルサ材を使用したが、あらゆるタイプの硬材または軟材から透明木材を作製することができる。実際、優れた光学透明性を有する透明木材が、異なる密度を有する他の木材種、特にオークやポプラからも作製できた。これは、このアプローチの普遍性を示唆している。また、透明木材は、元の木材の微細構造の整列したチャンネルを保持し、光の伝播をチャンネル方向に沿って導き、異方性光透過率を提供することができる。

上述したように、透明な木材複合材内のリグニンの保持は、その機械的特性を向上させることができる。天然木材と透明木材の引張方向を変えたときの機械的特性を測定した。天然木材のＬ方向およびＴ方向に沿った引張強度は、それぞれ、２４．５ＭＰａおよび０．７ＭＰａであり、Ｌ透明木材およびＴ透明木材の試料の引張強度は、それぞれ、４６．２ＭＰａおよび３１．４ＭＰａであった（これは、それぞれの天然木材切断時の１．８倍および４４．８倍の強度向上に対応する）。また、Ｌ透明木材およびＴ透明木材は、天然木材（Ｌ：０．２６３ＭＪｍ^－３、Ｔ：０．０３３ＭＪｍ^－３）と比較して、０．９３３ＭＪｍ^－３および１．６４３ＭＪｍ^－３という有意な靭性の向上を示した。Ｌ透明木材の靭性は、Ｔ透明木材の靭性よりも低く、これは、Ｌ試料の破断伸度が小さいためである（３．４％＜７．４％）。高い機械的強度の恩恵を受けて、透明木材は非常に柔軟であり、９０o超の角度（例えば、最大１８０o）で曲げても破断することはなかった。

従来の溶液ベースの脱リグニン法では、木材ブロック全体を化学溶液に浸漬させるため、材料の選択的な領域を漂泊することは困難であった。対照的に、液体酸化剤の表面塗布（例えば、木材へのＨ_２Ｏ_２の刷毛塗り）とＵＶ光照射を組み合わせることにより、木材の試料の指定された領域の選択的なｉｎｓｉｔｕリグニン修飾が可能になる。これにより、木材の下にある自然なパターンとは無関係に、固有の所定のパターンを有する透明な木材複合材の準備が可能になる。特に、連続した木材ブロックにおいて、リグニン修飾領域および未修飾（例えば、天然リグニン）領域を画定するために選択的且つ正確にパターンを形成し、次いで、連続した木材ブロックにポリマーを浸透させることで、パターンを有する透明な木材複合材を形成することができる。ポリマー浸透した連続した木材ブロックにおいて、リグニン修飾領域は、比較的高い光透過率（例えば、可視波長で９０％以下）を示し、未修飾領域は、天然木材と同様の光透過率（例えば、可視波長で６％～３６％）を示していた。

パターンを有する透明な木材複合材を形成するために、まず、「インク」として天然木材の試料の表面に刷毛で所望のパターンを描いた。次いで、木材の表面にＵＶ光を照射して、刷毛塗りされた表面の下の領域を白色化した。次いで、リグニン修飾木材のマイクロチャネルにエポキシ樹脂を浸透させて、所望のパターンを有する透明な木材複合材を得た。例えば、図９Ｉは、上述した方法で陰陽記号の形のパターンを有する透明なＬ木材複合材９００を示している。セクション９０２内のリグニンは、ｉｎｓｉｔｕで修飾されてその中から発色団が除去されて白色となり、セクション９０４は、実質的に未修飾（例えば、リグニンの元の形態）であった。ポリマーを浸透させることで、セクション９０２を透明にし、セクション９０４を実質的に不透明のままとすることができる。

上述した実施例において、人工ＵＶ光源を採用しているが、ＵＶ光源として太陽光を使用することもできる。太陽から放射されるＵＶ光（１００ｎｍ～４００ｎｍ）のうち、地表に到達する波長の９５％以上はＵＶＡ領域（例えば、３１５ｎｍ～４００ｎｍ）であり、この波長は所望の光触媒効果を発揮するのに有効である。例えば、太陽光線（グローバル太陽ＵＶインデックス：７～８）を用いると、バルサ材の３つの大きな断片（長さ１ｍ）がわずか１時間の曝露でｉｎｓｉｔｕリグニン修飾された。その後、ポリマーを浸透させることで、白色化した修飾木材セクションを透明度の高い木材複合材セクションにした。

［開示されている技術の追加の実施例］
本開示の主題の上述した実装例を鑑みて、本願は、以下の付記において追加の実施例を開示する。なお、単独の付記の１つの特徴、または付記を組み合わせて２つ以上の特徴、および任意選択で、１つまたは複数のさらなる付記の１つまたは複数の特徴との組み合わせも、本願の開示に含まれる実施例であることに留意されたい。

［付記１］
ポリマーが浸透した化学修飾された連続した木材ブロックを含む材料であって、
化学修飾された木材は、自然な状態の木材のセルロース系微細構造を保持し、ポリマーは、セルロースの屈折率と実質的に一致する屈折率を有し、微細構造内の空きスペースを埋め、
連続した木材ブロックは、第１のセクションと、第１のセクションに隣接する第２のセクションと、を有し、
第１のセクションおよび第２のセクションのうちの少なくとも一方は、第１のセクションのリグニン特性が第２のセクションのリグニン特性と異なるように、化学修飾され、
第１のセクションは、６００ｎｍの波長を有する光に対して実質的に透明であり、
第２のセクションは、６００ｎｍの波長を有する光に対して半透明または不透明である、
材料。

［付記２］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記１に記載の材料であって、リグニン特性は、リグニン含有量を意味し、第１のセクションは、第２のセクションよりも低いリグニン含有量を有する、材料。

［付記３］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記１または２に記載の材料であって、自然な状態の木材は、軟材である、材料。

［付記４］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記１～３のいずれか１項に記載の材料であって、第１のセクションは、可視光スペクトル（例えば、３８０ｎｍ～７５０ｎｍ）内で一部の波長またはすべての波長に対して実質的に透明であり、第２のセクションは、可視光スペクトル（例えば、３８０ｎｍ～７５０ｎｍ）内一部の波長またはすべての波長に対して半透明または不透明である、材料。

［付記５］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記１～４のいずれか１項に記載の材料であって、第１のセクションは、６００ｎｍの波長を有する光に対して少なくとも８５％の透過率を有し、第１のセクションは、可視光スペクトル（例えば、３８０ｎｍ～７５０ｎｍ）内で一部またはすべての波長に対して少なくとも８０％の透過率を有し、第２のセクションは、可視光スペクトル（例えば、３８０ｎｍ～７５０ｎｍ）内で一部またはすべての波長に対して７０％以下の透過率を有し、第２のセクションは、６００ｎｍの波長を有する光に対して６０％以下の透過率を有し、またはこれらの任意の組み合わせを含む、材料。

［付記６］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記１～５のいずれか１項に記載の材料であって、第１のセクションにおけるリグニン除去量は、第２のセクションにおけるリグニン除去量よりも大きい、材料。

［付記７］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記１～７のいずれか１項に記載の材料であって、第１のセクションは、自然な状態の木材のリグニンを１０％以下有し、第２のセクションは、自然な状態の木材のリグニンを少なくとも２５％（例えば、少なくとも３５％、または少なくとも５０％）有する、材料。

［付記８］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記１～７のいずれか１項に記載の材料であって、第１のセクションのリグニン含有量は、３ｗｔ％以下である、材料。

［付記９］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記１～８のいずれか１項に記載の材料であって、第１のセクションのリグニン含有量は、１ｗｔ％以下である、材料。

［付記１０］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記１～９のいずれか１項に記載の材料であって、第２のセクションのリグニン含有量は、７．５ｗｔ％以上である、材料。

［付記１１］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記１～１０のいずれか１項に記載の材料であって、第２のセクションのリグニン含有量は、１２．５ｗｔ％以上である、材料。

［付記１２］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記１～１１のいずれか１項に記載の材料であって、第１のセクションは、化学修飾によって自然な状態の木材のリグニンの９０％以上が除去され、第２のセクションは、化学修飾によって自然な状態の木材のリグニンの７５％以下が除去される、材料。

［付記１３］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記１～１２のいずれか１項に記載の材料であって、第２のセクションは、化学修飾によって自然な状態の木材のリグニンの６５％以下（例えば、５０％以下）が除去される、材料。

［付記１４］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記１～１３のいずれか１項に記載の材料であって、連続した木材ブロックは、２００ｎｍ～４００ｎｍ（両端含む）の範囲の波長を有する光の一部またはすべてに対して２０％以下の透過率を有する、材料。

［付記１５］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記１～１４のいずれか１項に記載の材料であって、連続した木材ブロックは、６００ｎｍの波長を有する光に対して少なくとも５０％のヘイズを示す、材料。

［付記１６］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記１～１５のいずれか１項に記載の材料であって、連続した木材ブロックは、４００ｎｍ～６００ｎｍ（両端含む）の範囲の波長を有する光に対して少なくとも６５％のヘイズを示し、または連続した木材ブロックは、４００ｎｍ～６００ｎｍ（両端含む）の範囲の波長の一部またはすべてに対して少なくとも６５％のヘイズを示す、材料。

［付記１７］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記１～１６のいずれか１項に記載の材料であって、第１のセクションは、自然な状態の木材の早材領域に対応し、第２のセクションは、自然な状態の木材の晩材領域に対応する、材料。

［付記１８］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記１～１７のいずれか１項に記載の材料であって、
第１のセクションは、第１の密度を有し、第１のセクション内のセルロース系微細構造は、第１の細胞壁によって画定される第１の内腔を有し、第１の内腔は、第１の平均断面寸法を有し、第１の細胞壁は、第１の平均厚さを有し、
第２のセクションは、第２の密度を有し、第２のセクション内のセルロース系微細構造は、第２の細胞壁によって画定される第２の内腔を有し、第２の内腔は、第２の平均断面寸法を有し、第２の細胞壁は、第２の平均厚さを有し、
第２の密度は、第１の密度よりも大きく、第１の平均断面寸法は、第２の平均断面寸法よりも大きく、第１の平均厚さは、第２の平均厚さよりも小さく、または
これらの任意の組み合わせである、材料。

［付記１９］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記１～１８のいずれか１項に記載の材料であって、セルロース系微細構造は、細胞壁によって画定された内腔を有し、内腔は、自然な状態の木材の縦方向の成長方向に沿って延在し、細胞壁を形成するセルロースナノ繊維は、自然な状態の木材の縦方向の成長方向および半径方向に対して実質的に垂直な方向に延在する、材料。

［付記２０］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記１９に記載の材料であって、連続した木材ブロックの半径方向に実質的に沿った引張強度は、自然な状態の木材の引張強度の少なくとも３倍である、材料。

［付記２１］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記１９または２０に記載の材料であって、連続した木材ブロックの半径方向に実質的に沿った引張強度は、少なくとも２０ＭＰａである、材料。

［付記２２］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記１９～２１のいずれか１項に記載の材料であって、連続した木材ブロックの縦方向の成長方向に実質的に沿った引張強度は、少なくとも６０ＭＰａである、材料。

［付記２３］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記１９～２２のいずれか１項に記載の材料であって、連続した木材ブロックの縦方向の成長方向に実質的に沿った引張強度は、少なくとも８０ＭＰａである、材料。

［付記２４］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記１に記載の材料であって、リグニン特性は、リグニンの発色団状態を含み、第１のセクションの発色団状態は、自然な状態の木材の発色団状態から変化しており、第２のセクションにおけるリグニンは、自然な状態の木材の発色団状態を保持する、材料。

［付記２５］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記２４に記載の材料であって、変化した発色団状態は、酸化を介してリグニンから発色団を除去することを含む、材料。

［付記２６］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記２４または２５に記載の材料であって、自然な状態の木材は、硬材または軟材である、材料。

［付記２７］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記２４～２６のいずれか１項に記載の材料であって、第１のセクションは、可視光スペクトル（例えば、３８０ｎｍ～７５０ｎｍ）内で一部の波長またはすべての波長に対して実質的に透明であり、第２のセクションは、可視光スペクトル（例えば、３８０ｎｍ～７５０ｎｍ）内で一部の波長またはすべての波長に対して不透明である、材料。

［付記２８］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記２４～２７のいずれか１項に記載の材料であって、第１のセクションは、６００ｎｍの波長を有する光に対して少なくとも８５％の透過率を有し、第１のセクションは、可視光スペクトル（例えば、３８０ｎｍ～７５０ｎｍ）内で一部の波長またはすべての波長に対して少なくとも８０％の透過率を有し、第２のセクションは、可視光スペクトル（例えば、３８０ｎｍ～７５０ｎｍ）内で一部の波長またはすべての波長に対して６０％以下の透過率を有し、第２のセクションは、６００ｎｍの波長を有する光に対して５０％以下の透過率を有し、またはこれらの任意の組み合わせである、材料。

［付記２９］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記２４～２８のいずれか１項に記載の材料であって、第１のセクションは、４００ｎｍ～８００ｎｍ（両端含む）の範囲の波長の一部またはすべてに対して９０％以上の透過率を有する、材料。

［付記３０］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記２４～２９のいずれか１項に記載の材料であって、第１のセクションおよび第２のセクションの両方は、自然な状態の木材のリグニンの少なくとも７０％を有する、材料。

［付記３１］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記２４～３０のいずれか１項に記載の材料であって、第２のセクションのリグニン含有量は、第１のセクションのリグニン含有量よりも大きい、材料。

［付記３２］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記２４～３１のいずれか１項に記載の材料であって、第１のセクションのリグニン含有量、第２のセクションのリグニン含有量、または第１のセクションおよび第２のセクションの両方のリグニン含有量は、少なくとも１５ｗｔ％である、材料。

［付記３３］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記２４～３２のいずれか１項に記載の材料であって、第１のセクションおよび第２のセクションは、化学修飾によって自然な状態の木材のリグニンの３０％以下が除去される、材料。

［付記３４］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記２４～３３のいずれか１項に記載の材料であって、連続した木材ブロックは、２００ｎｍ～３５０ｎｍ（両端含む）の範囲の波長の一部またはすべてに対して２０％以下の透過率を有する、材料。

［付記３５］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記２４～３４のいずれか１項に記載の材料であって、連続した木材ブロックは、２００ｎｍ～３５０ｎｍ（両端含む）の範囲の光の波長の一部またはすべてに対して少なくとも８０％の吸収率を有する、材料。

［付記３６］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記２４～３５のいずれか１項に記載の材料であって、連続した木材ブロックは、６００ｎｍの波長を有する光に対して少なくとも５０％のヘイズを示す、材料。

［付記３７］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記２４～３６のいずれか１項に記載の材料であって、連続した木材ブロックは、４００ｎｍ～８００ｎｍ（両端含む）の範囲の光の波長の一部またはすべてに対して少なくとも６０％のヘイズを示し、または連続した木材ブロックは、４００ｎｍ～８００ｎｍ（両端含む）の範囲の光の波長の一部またはすべてに対して少なくとも６５％のヘイズを示す、材料。

［付記３８］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記２４～３７のいずれか１項に記載の材料であって、第１のセクションおよび第２のセクションは、自然な状態の木材の下にあるセルロース系微細構造とは独立した所定のパターンを有する、材料。

［付記３９］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記２４～３８のいずれか１項に記載の材料であって、セルロース系微細構造は、細胞壁によって画定される内腔を有し、内腔は、自然な状態の木材の縦方向の成長方向に沿って延在し、細胞壁を形成するセルロースナノ繊維は、自然な状態の木材の縦方向の成長方向および半径方向に対して実質的に垂直な方向に延在する、
［付記４０］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記３９に記載の材料であって、
連続した木材ブロックの半径方向に実質的に沿った引張強度は、自然な状態の木材の引張強度の少なくとも４０倍であり、
連続した木材ブロックの縦方向の成長方向に実質的に沿った引張強度は、自然な状態の木材の引張強度の少なくとも１．５倍であり、
連続した木材ブロックの半径方向に実質的に沿った引張強度は、少なくとも２５ＭＰａであり、
連続した木材ブロックの縦方向の成長方向に実質的に沿った引張強度は、少なくとも４０ＭＰａであり、または
これらの任意の組み合わせである、
材料
［付記４１］
自然な状態の木材内のリグニンの発色団が変化または除去されるように化学修飾された木材のセクションを含む材料であって、
セクションは、自然な状態の木材のリグニンの少なくとも７０％と、自然な状態の木材のセルロース系微細構造を保持する、
材料。

［付記４２］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記４１に記載の材料であって、セクションのリグニン含有量は、少なくとも１５ｗｔ％である、材料。

［付記４３］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記４１または４２に記載の材料であって、セクションは、自然な状態の木材のリグニンの少なくとも８０％を有する、材料。

［付記４４］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記４１～４３のいずれか１項に記載の材料であって、
セクションの直交する３つの寸法の各々は、０．５ｍｍ以上であり、
セクションの直交する３つの寸法の各々は、１ｃｍ以上であり、
セクションの直交する３つの寸法のうちの少なくとも２つは、１０ｃｍ以上であり、
セクションの直交する３つの寸法のうちの少なくとも１つは、２０ｃｍ以上であり、または
これらの任意の組み合わせである、
材料。

［付記４５］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記４１～４４のいずれか１項に記載の材料であって、セクションは、連続した木材ブロック全体を含む、材料。

［付記４６］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記４１～４４のいずれか１項に記載の材料であって、
セクションは、連続した木材ブロックの第１のセクションを含み、
材料は、第１のセクションに隣接する連続した木材ブロックの第２のセクションを含み、
第２のセクション内のリグニンは、自然な状態の木材の発色団状態を保持する、
材料。

［付記４７］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記４５または４６に記載の材料であって、連続した木材ブロックは、本質的に木材からなる、材料。

［付記４８］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記４１～４７のいずれか１項に記載の材料であって、セクションは、４００ｎｍ～８００ｎｍ（両端含む）の範囲の光の波長の一部またはすべてに対して９０％以上の反射率を有する、材料
［付記４９］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記４１～４８のいずれか１項に記載の材料であって、セクションは、実質的に白色である、材料。

［付記５０］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記４１～４８のいずれか１項に記載の材料であって、セクションは、セルロース系微細構造に浸透するポリマーをさらに含み、ポリマーは、セルロースの屈折率と実質的に一致する屈折率を有し、微細構造内の空きスペースを埋め、セクションは、６００ｎｍの波長を有する光に対して実質的に透明である、材料。

［付記５１］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記５０に記載の材料であって、セクションは、可視光スペクトル（例えば、３８０ｎｍ～７５０ｎｍ）内で一部またはすべての波長に対して実質的に透明である、材料。

［付記５２］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記５０または５１に記載の材料であって、セクションは、
６００ｎｍの波長を有する光に対して少なくとも８０％の透過率、
４００ｎｍ～８００ｎｍ（両端含む）の範囲の光の波長の一部またはすべてに対して９０％以上の透過率、
２００ｎｍ～３５０ｎｍ（両端含む）の範囲の光の波長の一部またはすべてに対して２０％以下の透過率、
２００ｎｍ～３５０ｎｍ（両端含む）の範囲の光の波長の一部またはすべてに対して少なくとも８０％の吸収率、
６００ｎｍの波長を有する光に対して少なくとも６５％のヘイズ、
４００ｎｍ～８００ｎｍ（両端含む）の範囲の光の波長の一部またはすべてに対して少なくとも５０％（例えば、少なくとも６０％または少なくとも６５％）のヘイズ、または
これらの任意の組み合わせである、
材料。

［付記５３］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記５０～５２のいずれか１項に記載の材料であって、セクションは、本質的に木材と浸透ポリマーからなる、材料。

［付記５４］
連続した木材ブロックを第１の時間化学処理に供し、木材のセルロース系微細構造を実質的に保持しながら、連続した木材ブロック内の第１のセクションおよび第２のセクションからリグニンを除去するステップであって、第１のセクションは、第２のセクションに隣接し、第１の時間は、第１のセクション内の木材のリグニンの少なくとも９０％が除去され、第２のセクション内のリグニンの７５％以下（例えば、６５％以下、または５０％以下）が除去されるように選択される、ステップと、
連続した木材ブロックにポリマーを浸透させて、第１のセクションおよび第２のセクションの保持されたセルロース系微細構造内の空きスペースを埋めるステップであって、ポリマーは、セルロースの屈折率と実質的に一致する屈折率を有する、ステップと、
を含む方法であって、
浸透のステップの後に、第１のセクションは、６００ｎｍの波長を有する光に対して実質的に透明であり、第２のセクションは、６００ｎｍの波長を有する光に対して半透明である、
方法。

［付記５５］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記５４に記載の方法であって、木材は、軟材である、方法。

［付記５６］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記５４または５５に記載の方法であって、浸透のステップの後に、第１のセクションは、６００ｎｍの波長を有する光に対して少なくとも８５％の透過率を有し、第１のセクションは、可視光スペクトル（例えば、３８０ｎｍ～７５０ｎｍ）内で波長の一部またはすべてに対して少なくとも８０％の透過率を有し、第２のセクションは、可視光スペクトル（例えば、３８０ｎｍ～７５０ｎｍ）内で波長の一部またはすべてに対して７０％以下の透過率を有し、第２のセクションは、６００ｎｍの波長を有する光に対して６０％以下の透過率を有し、またはこれらの任意の組み合わせである、方法。

［付記５７］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記５４～５６のいずれか１項に記載の方法であって、供するステップの後に、第１のセクションのリグニン含有量は、３ｗｔ％以下である、方法。

［付記５８］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記５４～５７のいずれか１項に記載の方法であって、供するステップの後に、第１のセクションのリグニン含有量は、１ｗｔ％以下である、方法。

［付記５９］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記５４～５８のいずれか１項に記載の方法であって、供するステップの後に、第２のセクションのリグニン含有量は、７．５ｗｔ％以上である、方法。

［付記６０］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記５４～５９のいずれか１項に記載の方法であって、供するステップの後に、第２のセクションのリグニン含有量は、１２．５ｗｔ％以上である、方法。

［付記６１］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記５４～６０のいずれか１項に記載の方法であって、第１のセクション、自然な状態の木材の早材領域に対応し、第２のセクションは、自然な状態の木材の晩材領域に対応する、方法。

［付記６２］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記５４～６１のいずれか１項に記載の方法であって、化学処理は、亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ_２）の溶液を含む、方法。

［付記６３］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記５４～６２のいずれか１項に記載の方法であって、化学処理は、亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ_２）と酢酸の溶液を含む、方法。

［付記６４］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記６３に記載の方法であって、溶液は、供している間は沸騰している、方法。

［付記６５］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記５４～６４のいずれか１項に記載の方法であって、第１の時間は、５時間未満であるか、実質的に５時間に等しい、方法。

［付記６６］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記５４～６５のいずれか１項に記載の方法であって、第１の時間は、２時間以下である、方法。

［付記６７］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記５４～６６のいずれか１項に記載の方法であって、浸透のステップは、
連続した木材ブロックを液体ポリマーまたはポリマー前駆体に浸漬させるステップと、
真空を適用して、液体ポリマーまたはポリマー前駆体をセルロース系微細構造内に流すステップと、
液体ポリマーを乾燥させるか前駆体を重合させて、連続した木材ブロックの微細構造内に固体ポリマーをｉｎｓｉｔｕで形成するステップと、
を含む、方法。

［付記６８］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記６７に記載の方法であって、浸透のステップは、乾燥中または重合中に、連続した木材ブロックをプレスするステップをさらに含む、方法。

［付記６９］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記５４～６８のいずれか１項に記載の方法であって、ポリマーは、エポキシ樹脂を含む、方法。

［付記７０］
連続した木材ブロックのセクションの外面に第１の量の液体酸化剤を塗布するステップと、
塗布のステップ中またはその後に、連続した木材ブロックのセクションを紫外線（ＵＶ）に曝露するステップと、
を含む方法であって、
セクション内のリグニンの発色団は、液体酸化剤の存在下でのＵＶ曝露により、ｉｎｓｉｔｕで化学酸化および除去され、
曝露のステップの後に、木材のセルロース系微細構造および前記塗布のステップの前のセクション内のリグニンの少なくとも７０％が保持される、
方法。

［付記７１］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記７０に記載の方法であって、液体酸化剤は、過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）の溶液を含む、方法。

［付記７２］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記７１に記載の方法であって、溶液中の過酸化水素の濃度は、少なくとも３０ｗｔ％である、方法。

［付記７３］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記７０～７２のいずれか１項に記載の方法であって、曝露のステップの後に、セクションのリグニン含有量は、少なくとも１５ｗｔ％である、方法。

［付記７４］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記７０～７３のいずれか１項に記載の方法であって、セクションの外面は、表面領域を有し、第１の量は、表面領域の少なくとも８００ｍｌ／ｍ^２である、方法。

［付記７５］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記７０～７４のいずれか１項に記載の方法であって、セクションは、外面に対して垂直な方向に厚さを有し、第１の量は、厚さ０．１ｍｍあたりの表面積１平方メートルあたり少なくとも１２５ｍｌである、方法。

［付記７６］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記７０～７５のいずれか１項に記載の方法であって、第１の量は、セクションの体積の１．５倍よりも少なく、または第１の量は、１倍～５倍（両端含む）の範囲である、方法。

［付記７７］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記７０～７６のいずれか１項に記載の方法であって、塗布のステップの前またはそれと同時に、連続した木材ブロックのセクションの外面に第２の量のアルカリを塗布するステップを含む、方法。

［付記７８］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記７７に記載の方法であって、第２の量は、第１の量の２０％以下である、方法。

［付記７９］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記７７または７８に記載の方法であって、第２の量は、３ｍｌ以下である、方法。

［付記８０］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記７７～７９のいずれか１項に記載の方法であって、アルカリは、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化アンモニウム（ＮＨ_４ＯＨ）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２）、またはこれらの任意の組み合わせを含む、方法。

［付記８１］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記７７～８０のいずれか１項に記載の方法であって、溶液中のアルカリの濃度は、少なくとも１０ｗｔ％である、方法。

［付記８２］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記７０～８１のいずれか１項に記載の方法であって、塗布のステップは、第１の量の液体酸化剤に連続した木材ブロックを浸漬するステップを含む、方法。

［付記８３］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記７０～８１のいずれか１項に記載の方法であって、塗布のステップは、連続した木材ブロックを浸漬することなく、外面への直接塗布を含む、方法。

［付記８４］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記８３に記載の方法であって、塗布のステップは、第１の量を達成するために複数回の分割塗布を含む、方法。

［付記８５］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記８３または８４に記載の方法であって、直接塗布は、刷毛塗り、噴霧、圧延、またはこれらの任意の組み合わせを含む、方法。

［付記８６］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記８３～８５のいずれか１項に記載の方法であって、塗布のステップは、セクションに隣接する連続した木材ブロックの第２のセクションに液体酸化剤を塗布することなく、所定のパターンで外面に第１の量を塗布するステップを含む、方法。

［付記８７］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記８６に記載の方法であって、曝露のステップの後に、第２のセクションは、セクションのリグニン含有量よりも大きいリグニン含有量を有する、方法。

［付記８８］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記８６または８７に記載の方法であって、曝露のステップの後に、セクションは、実質的に白色であり、第２のセクションは、非白色である、方法。

［付記８９］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記８６～８８のいずれか１項に記載の方法であって、塗布のステップの前に、外面に疎水性材料を配置して、所定のパターンの境界を画定するステップをさらに含む、方法。

［付記９０］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記８９に記載の方法であって、疎水性材料は、ワセリンを含む、方法。

［付記９１］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記７０～９０のいずれか１項に記載の方法であって、曝露のステップは、所定のパターンを有するマスクを使用して、セクションに隣接する連続した木材ブロックの第２のセクションを照射することなく、セクションを照射するステップを含む、方法。

［付記９２］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記９１に記載の方法であって、曝露のステップの後に、第２のセクションは、セクションのリグニン含有量よりも大きいリグニン含有量を有する、方法。

［付記９３］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記９１または９２に記載の方法であって、曝露のステップの後に、セクションは、実質的に白色であり、第２のセクションは、非白色である、方法。

［付記９４］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記７０～９３のいずれか１項に記載の方法であって、
曝露のステップの後に、連続した木材ブロックにポリマーを浸透させて、セクションの保持されたセルロース系微細構造内の空きスペースを埋めるステップであって、ポリマーは、セルロースの屈折率と実質的に一致する屈折率を有する、ステップ
をさらに含み、
浸透のステップの後に、セクションは、６００ｎｍの波長を有する光に対して実質的に透明である、
方法。

［付記９５］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記９４に記載の方法であって、浸透のステップは、
連続した木材ブロックを液体ポリマーまたはポリマー前駆体中に浸漬するステップと、
真空を適用して、液体ポリマーまたはポリマー前駆体をセルロース系微細構造内に流すステップと、
液体ポリマーを乾燥させるか前駆体を重合させて、連続した木材ブロックの微細構造内に固体ポリマーをｉｎｓｉｔｕで形成するステップと、
を含む、方法。

［付記９６］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記９４～９５に記載の方法であって、ポリマーは、エポキシ樹脂を含む、方法。

［付記９７］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記９４～９６のいずれか１項に記載の方法であって、浸透のステップの後に、セクションは、
６００ｎｍの波長を有する光に対して少なくとも９０％の透過率、
４００ｎｍ～８００ｎｍ（両端含む）の範囲の光の波長の一部またはすべてに対して少なくとも８０％の透過率、
４００ｎｍ～８００ｎｍ（両端含む）の範囲の光の波長の一部またはすべてに対して少なくとも９０％の透過率、
光の波長の一部またはすべてに対して少なくとも８０％の透過率、
２００ｎｍ～３５０ｎｍ（両端含む）の範囲の光の波長の一部またはすべてに対して２０％以下の透過率、
２００ｎｍ～３５０ｎｍ（両端含む）の範囲の光の波長の一部またはすべてに対して少なくとも８０％の吸収率、
６００ｎｍの波長を有する光に対して少なくとも５０％のヘイズ、
４００ｎｍ～８００ｎｍ（両端含む）の範囲の光の波長の一部またはすべてに対して少なくとも６５％のヘイズ、または
これらの任意の組み合わせを含む、
方法。

［付記９８］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記７０～９７のいずれか１項に記載の方法であって、ＵＶ照射は、少なくとも２０ＷのＵＶＡ帯の放射線を発生する人工光源からのものである、方法。

［付記９９］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記７０～９７のいずれか１項に記載の方法であって、ＵＶ照射は、少なくとも５のＵＶインデックス（ＵＶＩ）での太陽光である、方法。

［付記１００］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記７０～９９のいずれか１項に記載の方法であって、曝露の時間は、２時間以下である、方法。

［付記１０１］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記７０～９９のいずれか１項に記載の方法であって、曝露の時間は、１時間以下である、方法。

［付記１０２］
（ａ）連続した木材ブロックのセクションを光触媒で酸化させて、セクション内の天然リグニンをｉｎｓｉｔｕで化学修飾し、そのバルク芳香族骨格を維持しながら、その発色団を除去するステップ含む、
方法。

［付記１０３］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記１０２に記載の方法であって、
（ａ）の前に、セクションは、第１のリグニン含有量を有し、
（ａ）の後に、セクションは、第２のリグニン含有量を有し、
第２の含有量は、第１の含有量の少なくとも７０％であり、
（ａ）の前に、セクションは、第１のリグニン含有量を有し、
（ａ）の後に、セクションは、第２のリグニン含有量を有し、
第２の含有量は、第１の含有量の少なくとも７０％である、
方法。

［付記１０４］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記１０３に記載の方法であって、第２のリグニン含有量は、少なくとも１５ｗｔ％である、方法。

［付記１０５］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記１０２～１０４のいずれか１項に記載の方法であって、（ａ）の後に、セクションが実質的に白色になる、方法。

［付記１０６］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記１０２～１０５のいずれか１項に記載の方法であって、（ａ）の後に、セクションは、４００ｎｍ～８００ｎｍ（両端含む）の範囲の波長を有する光に対して少なくとも８５％の反射率を有する、方法。

［付記１０７］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記１０２～１０６のいずれか１項に記載の方法であって、
（ｂ）（ａ）の後に、連続した木材ブロックを屈折率整合ポリマーに浸透して、セクションを実質的に透明にするステップ
をさらに含む、方法。

［付記１０８］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記１０７に記載の方法であって、（ｂ）の後に、
セクションは、４００ｎｍ～８００ｎｍ（両端含む）の範囲の光の波長の一部またはすべてに対して少なくとも８５％の透過率を有し、または
セクションは、４００ｎｍ～８００ｎｍ（両端含む）の範囲の光の波長の一部またはすべてに対応して少なくとも６５％のヘイズを有し、または
これらの両方である、
方法。

［付記１０９］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記１０２～１０８のいずれか１項に記載の方法であって、光触媒酸化は、過酸化水素と紫外線照射の組み合わせを含む、方法。

［付記１１０］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記１０９に記載の方法であって、過酸化水素は、連続した木材ブロックの溶液への浸漬なしに、セクションの外面に塗布される、方法。

［付記１１１］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記１０２～１１０のいずれか１項に記載の方法であって、（ａ）中に、連続した木材ブロックの別のセクションは光触媒酸化に供されず、セクションおよび別のセクションは、所定のパターンを構成する、方法。

［付記１１２］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の方法、特に付記１１１に記載の方法であって、（ａ）中に、過酸化水素と紫外線のうちの一方が別のセクションに適用される、方法。

［付記１１３］
本明細書に記載の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記５４～１１２のいずれか１項に記載の材料。

［付記１１４］
本明細書の付記または実施例のいずれかに記載の材料、特に付記１～５３および１１３のいずれか１項に記載の材料であって、建材または構造的材料として使用されるように適合される、材料。

［結論］
図１Ａ～図９Ｉ、および付記１～１１４について図示または説明した上記特徴は、いずれも図１Ａ～９Ｉおよび付記１～１１４について図示または説明した他の特徴と組み合わせることができ、本明細書で図示していない、または具体的に説明していない材料、構造、方法、装置、および実施形態を提供することができる。本明細書に記載の特徴のすべては、互いに独立しており、構造的に不可能な場合を除いて、本明細書に記載の他の特徴と組み合わせて使用され得る。

開示されている技術の原理が適用され得る多くの可能な実施形態を考慮して、図示された実施形態は、開示されている技術の好ましい例に過ぎず、本明細書に記載の技術を限定するものではないことに留意されたい。むしろ、本発明の技術の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義される。したがって、本出願人は、これらの請求項の範囲および精神の範囲内にあるすべてのものが本発明であると主張することができる。

Claims

ポリマーが浸透した化学修飾された連続した木材ブロックを含む材料であって、
前記化学修飾された木材は、自然な状態の前記木材のセルロース系微細構造を保持し、前記ポリマーは、セルロースの屈折率と実質的に一致する屈折率を有し、前記微細構造内の空きスペースを埋め、
前記連続した木材ブロックは、第１のセクションと、前記第１のセクションに隣接する第２のセクションと、を有し、
前記第１のセクションおよび前記第２のセクションのうちの少なくとも一方は、前記第１のセクションのリグニン特性が前記第２のセクションのリグニン特性と異なるように化学修飾され、
前記第１のセクションは、６００ｎｍの波長を有する光に対して実質的に透明であり、
前記第２のセクションは、６００ｎｍの波長を有する光に対して半透明または不透明である、
材料。
前記リグニン特性は、リグニン含有量を意味し、前記第１のセクションは、前記第２のセクションよりも低いリグニン含有量を有する、請求項１に記載の材料。
自然な状態の前記木材は、軟材である、請求項１に記載の材料。
前記第１のセクションは、可視光スペクトル内で光に対して実質的に透明であり、前記第２のセクションは、前記可視光スペクトル内で光に対して半透明または不透明である、請求項１に記載の材料。
前記第１のセクションは、６００ｎｍの波長を有する光に対して少なくとも８５％の透過率を有し、前記第２のセクションは、６００ｎｍの波長を有する光に対して６０％以下の透過率を有する、請求項１に記載の材料。
前記第１のセクションにおけるリグニン除去量は、前記第２のセクションにおけるリグニン除去量よりも大きい、請求項１に記載の材料。
前記第１のセクションは、前記自然な状態の木材のリグニンを１０％以下有し、前記第２のセクションは、前記自然な状態の木材のリグニンを少なくとも２５％有する、請求項６に記載の材料。
前記第１のセクションのリグニン含有量は、３ｗｔ％以下である、請求項６に記載の材料。
前記第１のセクションのリグニン含有量は、１ｗｔ％以下である、請求項６に記載の材料。
前記第２のセクションのリグニン含有量は、７．５ｗｔ％以上である、請求項６に記載の材料。
前記第２のセクションのリグニン含有量は、１２．５ｗｔ％以上である、請求項６に記載の材料。
前記第１のセクションは、化学修飾によって前記自然な状態の木材のリグニンの少なくとも９０％が除去され、前記第２のセクションは、化学修飾によって前記自然な状態の木材のリグニンの７５％以下が除去される、請求項１に記載の材料。
前記第２のセクションは、化学修飾によって前記自然な状態の木材のリグニンの６５％以下が除去される、請求項１２に記載の材料。
前記連続した木材ブロックは、２００ｎｍ～４００ｎｍ（両端含む）の範囲の波長を有する光に対して２０％以下の透過率を有する、請求項１に記載の材料。
前記連続した木材ブロックは、６００ｎｍの波長を有する光に対して少なくとも５０％のヘイズを示す、請求項１に記載の材料。
前記連続した木材ブロックは、４００ｎｍ～６００ｎｍ（両端含む）の範囲の波長を有する光に対して少なくとも６５％のヘイズを示す、請求項１５に記載の材料。
前記第１のセクションは、前記自然な状態の木材の早材領域に対応し、前記第２のセクションは、前記自然な状態の木材の晩材領域に対応する、請求項１に記載の材料。
前記第１のセクションは、第１の密度を有し、前記第１のセクション内のセルロース系微細構造は、第１の細胞壁によって画定される第１の内腔を有し、前記第１の内腔は、第１の平均断面寸法を有し、前記第１の細胞壁は、第１の平均厚さを有し、
前記第２のセクションは、第２の密度を有し、前記第２のセクション内のセルロース系微細構造は、第２の細胞壁によって画定される第２の内腔を有し、前記第２の内腔は、第２の平均断面寸法を有し、前記第２の細胞壁は、第２の平均厚さを有し、
前記第２の密度は、前記第１の密度よりも大きく、前記第１の平均断面寸法は、前記第２の平均断面寸法よりも大きく、前記第１の平均厚さは、前記第２の平均厚さよりも小さく、または
これらの任意の組み合わせである、
請求項１に記載の材料。
前記セルロース系微細構造は、細胞壁によって画定された内腔を有し、前記内腔は、前記自然な状態の木材の縦方向の成長方向に沿って延在し、前記細胞壁を形成するセルロースナノ繊維は、前記自然な状態の木材の前記縦方向の成長方向および半径方向に対して実質的に垂直な方向に沿って延在する、請求項１に記載の材料。
前記連続した木材ブロックの前記半径方向に実質的に沿った引張強度は、前記自然な状態の木材の引張強度の少なくとも３倍である、請求項１９に記載の材料。
前記連続した木材ブロックの前記半径方向に実質的に沿った引張強度は、少なくとも２０ＭＰａである、請求項１９に記載の材料。
前記連続した木材ブロックの前記縦方向の成長方向に実質的に沿った引張強度は、少なくとも６０ＭＰａである、請求項１９に記載の材料。
前記連続した木材ブロックの前記縦方向の成長方向に実質的に沿った引張強度は、少なくとも８０ＭＰａである、請求項１９に記載の材料。
前記リグニン特性は、前記リグニンの発色団状態を含み、前記第１のセクションの発色団状態は、前記自然な状態の木材の発色団状態から変化しており、前記第２のセクションにおけるリグニンは、前記自然な状態の木材の発色団状態を保持する、請求項１に記載の材料。
変化した前記発色団状態は、酸化を介して前記リグニンからの発色団の除去を含む、請求項２４に記載の材料。
前記自然な状態の木材は、硬材または軟材である、請求項２４に記載の材料。
前記第１のセクションは、可視光スペクトル内で光に対して実質的に透明であり、前記第２のセクションは、可視光スペクトル内で光に対して不透明である、請求項２４に記載の材料。
前記第１のセクションは、６００ｎｍの波長を有する光に対して少なくとも８０％の透過率を有し、前記第２のセクションは、６００ｎｍの波長を有する光に対して５０％以下の透過率を有する、請求項２７に記載の材料。
前記第１のセクションは、４００ｎｍ～８００ｎｍ（両端含む）の範囲の波長を有する光に対して９０％以上の透過率を有する、請求項２７に記載の材料。
前記第１のセクションおよび前記第２のセクションの両方は、前記自然な状態の木材のリグニンの少なくとも７０％を有する、請求項２４に記載の材料。
前記第２のセクションのリグニン含有量は、前記第１のセクションのリグニン含有量よりも大きい、請求項２４に記載の材料。
前記第１のセクションのリグニン含有量、前記第２のセクションのリグニン含有量、または前記第１のセクションおよび前記第２のセクションの両方のリグニン含有量は、少なくとも１５ｗｔ％である、請求項２４に記載の材料。
前記第１のセクションおよび前記第２のセクションは、化学修飾によって前記自然な状態の木材のリグニンの３０％以下が除去される、請求項２４に記載の材料。
前記連続した木材ブロックは、２００ｎｍ～３５０ｎｍ（両端含む）の範囲の波長を有する光に対して２０％以下の透過率を有する、請求項２４に記載の材料。
前記連続した木材ブロックは、２００ｎｍ～３５０ｎｍ（両端含む）の範囲の波長を有する光に対して少なくとも８０％の吸収率を有する、請求項２４に記載の材料。
前記連続した木材ブロックは、６００ｎｍの波長を有する光に対して少なくとも５０％のヘイズを示す、請求項２４に記載の材料。
前記連続した木材ブロックは、４００ｎｍ～８００ｎｍ（両端含む）の範囲の波長を有する光に対して少なくとも６５％のヘイズを示す、請求項２４に記載の材料。
前記第１のセクションおよび前記第２のセクションは、前記自然な状態の木材の下にあるセルロース系微細構造とは独立した所定のパターンを形成する、請求項２４に記載の材料。
前記セルロース系微細構造は、細胞壁によって画定される内腔を有し、前記内腔は、前記自然な状態の木材の縦方向の成長方向に沿って延在し、前記細胞壁を形成するセルロースナノ繊維は、前記自然な状態の木材の前記縦方向の成長方向および半径方向に対して実質的に垂直な方向に沿って延在する、請求項２４に記載の材料。
前記連続した木材ブロックの前記半径方向に実質的に沿った引張強度は、前記自然な状態の木材の引張強度の少なくとも４０倍であり、
前記連続した木材ブロックの前記縦方向の成長方向に実質的に沿った引張強度は、前記自然な状態の木材の引張強度の少なくとも１．５倍であり、
前記連続した木材ブロックの前記半径方向に実質的に沿った引張強度は、少なくとも２５ＭＰａであり、
前記連続した木材ブロックの前記縦方向の成長方向に実質的に沿った引張強度は、少なくとも４０ＭＰａであり、または
これらの任意の組み合わせである、
請求項３９に記載の材料。
自然な状態の木材内のリグニンの発色団が変化または除去されるように化学修飾された木材のセクションを含む材料であって、
前記セクションは、前記自然な状態の木材のリグニンの少なくとも７０％と、前記自然な状態の木材のセルロース系微細構造を保持する、
材料。
前記セクションのリグニン含有量は、少なくとも１５ｗｔ％である、請求項４１に記載の材料。
前記セクションは、前記自然な状態の木材のリグニンの少なくとも８０％を有する、請求項４１に記載の材料。
前記セクションの直交する３つの寸法の各々は、０．５ｍｍ以上であり、
前記セクションの直交する３つの寸法の各々は、１ｃｍ以上であり、
前記セクションの直交する３つの寸法のうちの少なくとも２つは、１０ｃｍ以上であり、
前記セクションの直交する３つの寸法のうちの少なくとも１つは、２０ｃｍ以上であり、または
これらの任意の組み合わせである、
請求項４１に記載の材料。
前記セクションは、連続した木材ブロック全体を含む、請求項４１に記載の材料。
前記セクションは、連続した木材ブロックの第１のセクションを含み、
前記材料は、前記第１のセクションに隣接する前記連続した木材ブロックの第２のセクションを含み、
前記第２のセクション内のリグニンは、前記自然な状態の木材の発色団状態を保持する、
請求項４１に記載の材料。
前記連続した木材ブロックは、本質的に木材からなる、請求項４６に記載の材料。
前記セクションは、４００ｎｍ～８００ｎｍ（両端含む）の範囲の波長を有する光に対して９０％以上の反射率を有する、請求項４１に記載の材料。
前記セクションは、実質的に白色である、請求項４１に記載の材料。
前記セクションは、前記セルロース系微細構造に浸透するポリマーをさらに含み、前記ポリマーは、セルロースの屈折率と実質的に一致する屈折率を有し、前記微細構造内の空きスペースを埋め、前記セクションは、６００ｎｍの波長を有する光に対して実質的に透明である、請求項４１に記載の材料。
前記セクションは、可視光スペクトル内で光に対して実質的に透明である、請求項５０に記載の材料。
前記セクションは、
６００ｎｍの波長を有する光に対して少なくとも８０％の透過率、
４００ｎｍ～８００ｎｍ（両端含む）の範囲の波長を有する光に対して９０％以上の透過率、
２００ｎｍ～３５０ｎｍ（両端含む）の範囲の波長を有する光に対して２０％以下の透過率、
２００ｎｍ～３５０ｎｍ（両端含む）の範囲の波長を有する光に対して少なくとも８０％の吸収率、
６００ｎｍの波長を有する光に対して少なくとも５０％のヘイズ、
４００ｎｍ～８００ｎｍ（両端含む）の範囲の波長を有する光に対して少なくとも６５％のヘイズ、または
これらの任意の組み合わせを含む、
請求項５０に記載の材料。
前記セクションは、本質的に木材と浸透ポリマーからなる、請求項５０に記載の材料。
連続した木材ブロックを第１の時間化学処理に供して、前記木材のセルロース系微細構造を実質的に保持しながら、前記連続した木材ブロック内の第１のセクションおよび第２のセクションからリグニンを除去するステップであって、前記第１のセクションは、前記第２のセクションに隣接し、前記第１の時間は、前記第１のセクション内の木材のリグニンの少なくとも９０％が除去され、前記第２のセクション内のリグニンの７５％以下が除去されるように選択される、ステップと、
前記連続した木材ブロックにポリマーを浸透させて、前記第１のセクションおよび前記第２のセクションの保持された前記セルロース系微細構造内の空きスペースを埋めるステップであって、前記ポリマーは、セルロースの屈折率と実質的に一致する屈折率を有する、ステップと、
を含み、
前記浸透のステップの後に、前記第１のセクションは、６００ｎｍの波長を有する光に対して実質的に透明であり、前記第２のセクションは、６００ｎｍの波長を有する光に対して半透明である、
方法。
前記木材は、軟材である、請求項５４に記載の方法。
前記浸透のステップの後に、前記第１のセクションは、６００ｎｍの波長を有する光に対して少なくとも８５％の透過率を有し、前記第２のセクションは、６００ｎｍの波長を有する光に対して６０％以下の透過率を有する、請求項５４に記載の方法。
前記供するステップの後に、前記第１のセクションのリグニン含有量は、３ｗｔ％以下である、請求項５４に記載の方法。
前記供するステップの後に、前記第１のセクションのリグニン含有量は、１ｗｔ％以下である、請求項５４に記載の方法。
前記供するステップの後に、前記第２のセクションのリグニン含有量は、７．５ｗｔ％以上である、請求項５４に記載の方法。
前記供するステップの後に、前記第２のセクションのリグニン含有量は、１２．５ｗｔ％以上である、請求項５４に記載の方法。
前記第１のセクションは、自然な状態の前記木材の早材領域に対応し、前記第２のセクションは、前記自然な状態の木材の晩材領域に対応する、請求項５４に記載の方法。
前記化学処理は、亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ_２）と酢酸の溶液を含む、請求項５４に記載の方法。
前記化学処理は、亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ_２）の溶液を含む、請求項５４に記載の方法。
前記溶液は、前記供するステップ中に沸騰している、請求項６３に記載の方法。
前記第１の時間は、５時間未満であるか、実質的に５時間に等しい、請求項５４に記載の方法。
前記第１の時間は、２時間以下である、請求項６５に記載の方法。
前記浸透のステップは、
前記連続した木材ブロックを液体ポリマーまたはポリマー前駆体に浸漬させるステップと、
真空を適用して、前記液体ポリマーまたは前記ポリマー前駆体を前記セルロース系微細構造内に流すステップと、
前記液体ポリマーを乾燥させるか前記前駆体を重合させて、前記連続した木材ブロックの微細構造内に固体ポリマーをｉｎｓｉｔｕで形成するステップと、
を含む、請求項５４に記載の方法。
前記浸透のステップは、前記乾燥中または前記重合中に、前記連続した木材ブロックをプレスするステップをさらに含む、請求項６７に記載の方法。
前記ポリマーは、エポキシ樹脂を含む、請求項５４に記載の方法。
連続した木材ブロックのセクションの外面に第１の量の液体酸化剤を塗布するステップと、
前記塗布のステップ中またはその後に、前記連続した木材ブロックのセクションを紫外線（ＵＶ）に曝露するステップと、
を含む方法であって、
前記セクション内のリグニンの発色団は、前記液体酸化剤の存在下でのＵＶ曝露により、ｉｎｓｉｔｕで化学酸化および除去され、
前記曝露のステップの後に、前記木材のセルロース系微細構造および前記塗布のステップの前の前記セクション内のリグニンの少なくとも７０％が保持される、
方法。
前記液体酸化剤は、過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）の溶液を含む、請求項７０に記載の方法。
前記溶液中の過酸化水素の濃度は、少なくとも３０ｗｔ％である、請求項７１に記載の方法。
前記曝露のステップの後に、前記セクションのリグニン含有量は、少なくとも１５ｗｔ％である、請求項７０に記載の方法。
前記セクションの外面は、表面領域を有し、前記第１の量は、前記表面領域の少なくとも８００ｍｌ／ｍ^２である、請求項７０に記載の方法。
前記セクションは、前記外面に対して垂直な方向に厚さを有し、前記第１の量は、前記厚さ０．１ｍｍあたりの表面積１平方メートルあたり少なくとも１２５ｍｌである、請求項７０に記載の方法。
前記第１の量は、前記セクションの体積の１倍～５倍（両端含む）の範囲である、請求項７０に記載の方法。
前記塗布のステップの前またはそれと同時に、前記連続した木材ブロックのセクションの外面に第２の量のアルカリを塗布するステップを含む、請求項７０に記載の方法。
前記第２の量は、前記第１の量の２０％以下である、請求項７７に記載の方法。
前記第２の量は、３ｍｌ以下である、請求項７７に記載の方法。
前記アルカリは、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化アンモニウム（ＮＨ_４ＯＨ）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２）、またはこれらの任意の組み合わせを含む、請求項７７に記載の方法。
前記溶液中のアルカリの濃度は、少なくとも１０ｗｔ％である、請求項８０に記載の方法。
前記塗布のステップは、前記第１の量の前記液体酸化剤に前記連続した木材ブロックを浸漬するステップを含む、請求項７０に記載の方法。
前記塗布のステップは、前記連続した木材ブロックを浸漬することなく、前記外面への直接塗布を含む、請求項７０に記載の方法。
前記塗布のステップは、前記第１の量を達成するために複数回の分割塗布を含む、請求項８３に記載の方法。
前記直接塗布は、刷毛塗り、噴霧、圧延、またはこれらの任意の組み合わせを含む、請求項８３に記載の方法。
前記塗布のステップは、前記セクションに隣接する前記連続した木材ブロックの第２のセクションに液体酸化剤を塗布することなく、所定のパターンで前記外面に前記第１の量を塗布するステップを含む、請求項８３に記載の方法。
前記曝露のステップの後に、前記第２のセクションは、前記セクションのリグニン含有量よりも大きいリグニン含有量を有する、請求項８６に記載の方法。
前記曝露のステップの後に、前記セクションは、実質的に白色であり、前記第２のセクションは、非白色である、請求項８６に記載の方法。
前記塗布のステップの前に、前記外面に疎水性材料を配置して、前記所定のパターンの境界を画定するステップをさらに含む、請求項８６に記載の方法。
前記疎水性材料は、ワセリンを含む、請求項８９に記載の方法。
前記曝露のステップは、所定のパターンを有するマスクを使用して、前記セクションに隣接する前記連続した木材ブロックの第２のセクションを照射することなく、前記セクションを照射するステップを含む、請求項７０に記載の方法。
前記曝露のステップの後に、前記第２のセクションは、前記セクションのリグニン含有量よりも大きいリグニン含有量を有する、請求項９１に記載の方法。
前記曝露のステップの後に、前記セクションは、実質的に白色であり、前記第２のセクションは、非白色である、請求項９１に記載の方法。
前記曝露のステップの後に、前記連続した木材ブロックにポリマーを浸透させて、前記セクションの保持されたセルロース系微細構造内の空きスペースを埋めるステップであって、前記ポリマーは、セルロースの屈折率と実質的に一致する屈折率を有するステップをさらに含み、
前記浸透のステップの後に、前記セクションは、６００ｎｍの波長を有する光に対して実質的に透明である、
請求項７０に記載の方法。
前記浸透のステップは、
前記連続した木材ブロックを液体ポリマーまたはポリマー前駆体中に浸漬するステップと、
真空を適用して、前記液体ポリマーまたは前記ポリマー前駆体を前記セルロース系微細構造内に流すステップと、
前記液体ポリマーを乾燥させるか前記前駆体を重合させて、前記連続した木材ブロックの微細構造内に固体ポリマーをｉｎｓｉｔｕで形成するステップと、
を含む、請求項９４に記載の方法。
前記ポリマーは、エポキシ樹脂を含む、請求項９４に記載の方法。
前記浸透のステップの後に、前記セクションは、
６００ｎｍの波長を有する光に対して少なくとも８０％の透過率、
４００ｎｍ～８００ｎｍ（両端含む）の範囲の波長を有する光に対して少なくとも９０％の透過率、
２００ｎｍ～３５０ｎｍ（両端含む）の範囲の波長を有する光に対して２０％以下の透過率、
２００ｎｍ～３５０ｎｍ（両端含む）の範囲の波長を有する光に対して少なくとも８０％の吸収率、
６００ｎｍの波長を有する光に対して少なくとも５０％のヘイズ、
４００ｎｍ～８００ｎｍ（両端含む）の範囲の波長を有する光に対して少なくとも６５％のヘイズ、または
これらの任意の組み合わせを含む、
請求項９４に記載の方法。
前記ＵＶ照射は、少なくとも２０ＷのＵＶＡ帯の放射線を発生する人工光源からのものである、請求項７０に記載の方法。
前記曝露の時間は、２時間以下である、請求項９８に記載の方法。
前記ＵＶ照射は、少なくとも５のＵＶインデックス（ＵＶＩ）での太陽光である、請求項７０に記載の方法。
前記曝露の時間は、１時間以下である、請求項１００に記載の方法。
（ａ）連続した木材ブロックのセクションを光触媒で酸化させて、前記セクション内の天然リグニンをｉｎｓｉｔｕで化学修飾し、そのバルク芳香族骨格を維持しながら、その発色団を除去するステップ含む、
方法。
前記（ａ）の前に、前記セクションは、第１のリグニン含有量を有し、
前記（ａ）の後に、前記セクションは、第２のリグニン含有量を有し、
前記第２の含有量は、前記第１の含有量の少なくとも７０％である、
請求項１０２に記載の方法。
前記第２の含有量は、少なくとも１５ｗｔ％である、請求項１０３に記載の方法。
前記（ａ）の後に、前記セクションは、実質的に白色である、請求項１０２に記載の方法。
前記（ａ）の後に、前記セクションは、４００ｎｍ～８００ｎｍ（両端含む）の範囲の波長を有する光に対して少なくとも８５％の反射率を有する、請求項１０２に記載の方法。
（ｂ）前記（ａ）の後に、前記連続した木材ブロックを屈折率整合ポリマーに浸透して、前記セクションを可視光に対して実質的に透明にするステップ
をさらに含む、請求項１０２に記載の方法。
前記（ｂ）の後に、
前記セクションは、４００ｎｍ～８００ｎｍ（両端含む）の範囲の波長を有する光に対して少なくとも８５％の透過率を有し、または
前記セクションは、４００ｎｍ～８００ｎｍ（両端含む）の範囲の波長を有する光に対して少なくとも６５％のヘイズを有し、または
これらの両方である、請求項１０７に記載の方法。
前記光触媒酸化は、過酸化水素と紫外線照射の組み合わせを含む、請求項１０２に記載の方法。
前記過酸化水素は、前記連続した木材ブロックの溶液への浸漬なしに、前記セクションの外面に塗布される、請求項１０９に記載の方法。
前記（ａ）中に、前記連続した木材ブロックの別のセクションは光触媒酸化に供されず、前記セクションおよび前記別のセクションは、所定のパターンを構成する、請求項１０９に記載の方法。
前記（ａ）中に、前記過酸化水素と前記紫外線照射のうちの一方が前記別のセクションに適用される、請求項１１１に記載の方法。
請求項５４～１１２のいずれか１項に記載の方法によって形成された材料。
建材または構造的材料として使用されるように適合される、請求項１１３に記載の材料。