1材料与方法
1．1试验仪器主要仪器有生物荧光显微系统(MoticBA400，中国厦门麦克奥迪实业有限公司)、高分辨场发射扫描电子显微镜(S-3400N，日本日立公司)和木材切片机(HM430，德国美康仪器公司)。1．2桂花木超微构造分析从桂花木标本中切取长(径向)、宽(弦向)、高(纵向)分别大约为10、8和15mm的试样。首先对试样进行软化处理，即将试样放入95%酒精与甘油的混合液(重量比为1∶2)中煮沸直至能够轻松切削成片;然后在木材切片机上切取厚度约为120μm的木材切片，将木材切片置于电热烘箱(60－80℃)中干燥至绝干后，用导电型粘合剂将木材切片粘结在电镜样品台上;最后将木材样品放在真空蒸发器中喷镀一层5－30nm的金属膜。喷镀处理好的木材样品即可在扫描电镜下进行超微构造分析［13］。1．3木材构造分形图案设计基于分形几何理论的木材构造分形图案的设计步骤如下。导入原始图像:打开Ultra-Fractal软件，在工具栏中点击Switchmode功能键后再点击Fractal1窗口，创建Fractal2窗口，在Ultra-Fractal软件窗口的右上角点击Outside选项下的浏览功能，并选择空白Image图标，然后按照提示的图片浏览选项导入选定的原始图像。分形图案设计:对导入的木材解剖构造图像进行分形设计需要在Ultra-Fractal软件Mapping选项下加载标准化公式，或在Formula公式选项下加载合适的集合公式，记录加载的公式名称和加载顺序，并根据图案设计相关法则设置公式参数，在Ultra-Fractal软件的预览窗口中观察图案变化，直至获得满意效果的图案。分形图案导出:在File工具栏下的ExportImage选项中，可选择导出图案的格式，一般采用JPEG格式。
2结果与分析
2．1桂花木超微构造桂花木超微构造图像见图1。图1A为桂花木导管外壁上的纹孔，呈椭圆形，纹孔环与纹孔口的取向基本一致，纹孔排列方式为互列式，局部仿佛为奥运五环标志;图1B为轴向薄壁细胞内壁上的纹孔，呈筛孔状;图1C为轴向薄壁细胞腔内晶体，呈规则的菱形;图1D可见导管内壁上螺纹加厚，呈螺旋线分布，在树木中起加强细胞壁的作用，构型上给人以强劲的力感;图1E为径切面上的射线细胞，排列整齐，呈方管状，在树木生长时期主要起横向运输通道的作用;图1F为木纤维细胞，其内壁上的微纤丝呈螺旋状排列，微纤丝角约为40°。2．2桂花木解剖构造分形图案设计基于分形几何理论的木材构造分形美学图案是以木材构造特征为原始素材，以图案形式美的基本原理为指导思想，采用分形几何的迭代计算方法，借助专用电脑软件进行创作设计而获得的一种美学图案。将桂花木超微构造分析所获得的桂花木解剖构造图像作为原始素材，采用分形图案设计方法［14］进行木材构造分形图案的创作设计。分形图案设计软件Ultra-Fractal中内置了许多分形集合以及相应函数表达公式，Mandelbrot集合是其中一种。导入桂花木超微构造图像，在Mandelbrot公式环境下，通过分形软件Ultra-Fractal的公式迭代，即可获得一种出于原始木材构造图像的分形图案，设计过程如图2所示。以图1C所示桂花木轴向薄壁细胞腔内晶体及纹孔超微构造图像为原始素材，按照木材构造分形图案创作方法，获得分形图案(图3)。该图案为四方连续纹样，完全由桂花木轴向薄壁细胞所含的构造特征组成，以细胞内壁为图案底板，主要元素为细胞腔中的菱形晶块和细胞壁上的单纹孔。以图1D所示桂花木导管内壁超微构造图像为原始素材，照上述木材构造分形图案创作方法，获得2个分形图案，如图4所示。分形图案1为二方连续纹样，分形图案2为单独纹样，其构图元素全部来自桂花木导管内壁的超微构造。2．3木材构造分形图案的应用案例分析为了探索木材构造分形图案的应用，将上面源自桂花木轴向薄壁细胞腔中晶体及纹孔的分形图案(图3)和源自桂花木导管内壁构造的分形图案(图4)分别应用于茶具和地毯的美饰设计，效果如图5和图6所示。图5中茶具6件套采用同一图案进行装饰，主色调为橘红色，烘托出一种喜庆热烈的氛围，装饰图案中菱形的晶块让平滑的陶瓷表面产生出一种粗犷的质感，整体上更加突出了传统茶具的中式风格。图6中地毯装饰元素全部来源于桂花木导管内壁的超微构造，地毯上下边缘的装饰纹样来源于桂花木导管内壁构造分形图案1的下部，地毯左右边缘的装饰纹样来源于分形图案1的上部，整幅地毯的毛绒效果来源于分形图案1的中部，地毯中央的装饰纹样为桂花木导管内壁构造分形图案2。这种含有丰富的自然美学元素的地毯，除了实用功能以外，还具有很好的审美价值。
3结论
木材超微构造中具有许多显著的结构特征，如在扫描电子显微镜下桂花木导管腔内可见有显著的螺纹状结构，轴向薄壁细胞腔中含有丰富的菱形晶体等。这种天然的木材解剖构造特征具有很好的美学价值，可以作为美学图案设计的原始素材。以木材超微构造图像为原始素材，根据设计美学中的形式美法则，采用分形几何的计算方法可以创作出新的木材构造分形美学图案。这种木材构造分形美学图案源于自然而高于自然，可广泛应用于室内外装饰和家居用品的美饰设计。木材构造分形美学图案设计是传统木材解剖学与现代分形几何的交叉领域，其理论和技术尚未成熟，但应用前景十分诱人，可望为木材美学图案设计提供一条新的途径，值得进一步深入研究。
作者：郑义海 罗建举 单位：广西大学林学院
