对防腐处理前后遭细菌侵蚀的木材超微构造研究

用透射电镜观察了隧道式细菌在未经防腐剂处理的素材和处理过的木材[欧洲白桦(Betula pendula),欧洲赤松(Pinus silvestris)和挪威云杉(Picea abies)]中形成的腐朽现象,研究了细菌入侵木材细胞壁的过程。侵蚀是从木材细胞腔内开始,通过S_3层后,细菌在细胞壁的S_1层、S_2层及胞间层内移动并且分裂,引起木材细胞壁的降解。还观察了隧道式细菌、隧道的形态和超微结构。本研究表明具缘纹孔和单纹孔的纹孔膜比纹孔缘对细菌活动更有抗性。细菌可以侵入低浓度防腐剂(0.5％Tanalith NCA)处理过的木材,表明细菌具一定解毒能力。     

红松和落叶松木材超微结构初探

现代材料科学研究已进入到超微结构的观察,从而对材料性能与结构的相互关系有了更充分的了解,为合理利用与加工提供依据。我们现就东北重要树种红松和落叶松木材细胞壁的超微结构,用透射电镜作了初步观察,而且着重观察了管胞壁上的纹孔。因为纹孔是树木生活及木材加工中液体流动的通道,对木材干燥、湿胀、木材改性处理、木材化学加工等许多工艺性能均有影响。     

黄花落叶松木材超微结构及其对渗透性的影响

本文详细地介绍了黄花落叶松木材超微结构特征及其对木材渗透性的影响,心材和边材管胞具缘纹孔的超微结构及其在不同部位和不同处理方法中的变化;晚材管胞具缘纹孔超微结构的变化;细胞壁各层次中的微纤丝及其周围的基质和结壳物质等的渗入或沉积性状。同时还针对黄花落叶松木材渗透性差,及一些晚材具缘纹孔少闭塞或不闭塞的原因,从木材的超微结构特点进行了较详细的探讨。     

干燥工艺对枫香木材微观结构的影响研究

研究采用5种不同干燥工艺处理枫香木材,分析对比不同干燥工艺处理材与未处理材的微观结构变化规律。结果表明:经常规、降温干燥处理后,枫香木材纹孔膜发生破裂,多发生在闭塞纹孔,且破裂程度较低;经水热预处理常规和降温干燥后,被沉积物全部覆盖的纹孔膜发生较大程度破裂;微波干燥处理后,木材纹孔膜、部分细胞壁以及导管间胞间层均出现一定程度的破裂,提高了木材内部水分迁移效率。     

微波改性木材的初步研究

利用微波对加拿大杨(Populus canadensis)和水曲柳(Fraxinus mandshurica)木材试件进行不同时问处理与未处理试件一同干燥，对其干燥速度、干缩特性进行对比研究。结果表明，微波处理可使木材的某些性质得以改善，特别是硬阔叶树材的改善程度更大。微波处理使木材细胞壁上纹孔膜等薄弱环节破坏，木材中的浸提物析出或重新分布，同时木材的密度降低、弦径向干缩率之比增加、木材的吸水量增加，从而使干燥速度加快。     

细胞壁空隙对木材性能及加工利用的影响

细胞壁空隙是木材水分横向传输的重要通道,是影响木材干燥速率、木材改性效果的重要因素。针对细胞壁空隙的研究不仅是对木材本身构造和性能的进一步了解,更是对木材物理和化学加工基础的深入诠释。文中概述木材细胞壁空隙的组成、分类、具体尺寸等,归纳其对木材物理力学性能及加工利用的影响,总结目前木材细胞壁空隙构造研究尚存在的问题并提出建议,以为实际生产和科学研究提供参考。     

木材细胞壁结构及其流变特性研究进展

木材流变学主要研究木材在应力/应变、温度、湿度等条件下与时间因素有关的变形规律和机制,以研究木材的黏弹性为主要内容。木材发生形变时,其实质承载结构是细胞壁,细胞壁的壁层构造和化学组分对其黏弹行为有显著影响,深入了解木材细胞壁结构及黏弹性质对于实现木纤维/塑料复合材料和制浆造纸工艺的高效设计具有重要意义。本文围绕木材细胞壁S2层超微构造和细胞壁化学组分2个方面对细胞壁结构进行阐述,归纳S2层微纤丝角和化学组分对木材细胞壁黏弹行为的影响规律,并从分子水平上解释其作用机制,总结动态力学分析技术和纳米压痕技术在研究木材细胞壁结构与黏弹性之间关系上的具体应用。木材细胞壁的黏弹性受壁层构造的复杂性、化学组分的多样性和外部环境条件等多种因素影响,并且各因素之间存在一定的交互作用。因此,建议今后从以下几个方面开展研究:1)解明木材细胞生长过程中的微纤丝取向、纤维素结晶区与非结晶区比例的分子控制机制;2)阐明木材细胞壁次生壁Matrix的空间组织排列方式、纤维素聚合体与Matrix之间相互作用的力学行为表达;3)揭示木材细胞壁中半纤维素的含量、种类以及木质素类型对细胞壁黏弹性的影响机制;同时将环境外因(温度、湿度)和载荷类型(静态/动态、拉/压/弯)纳入研究体系,系统揭示"湿-热-力"协同作用下木材细胞壁的机械吸湿蠕变行为规律和响应机制;4)联合运用多种测试技术手段,并引入相关学科的研究方法及理论模型,如有限元法及复合材料的研究方法,构建可以解释木材细胞壁黏弹特性的物理和数学模型。     

木材渗透性可控制原理研究

本文研究了木材渗透性可控制机制,探寻了渗透性可控制原理。结果表明,影响渗透性高低的最主要因素为纹孔膜微孔半径和数量,微孔大而多者,渗透性高;微孔愈小,微孔里气-液界面上毛细管张力愈高,对液体流动的影响愈大,浸注愈难,欲使浸注液深注入木材,必须施一与此微孔半径相应足以克服此张力的压力。若欲改善低渗透树种木材的难浸注性,似应从纹孔入手,用化学的、物理的和生物的等方法增大和增多有效纹孔膜微孔半径和数量,以减小毛细管张力,降低使用压力,增大流量率,提高渗透性。     

木材细胞壁力学性能与细胞壁组分和构造的相关性研究

细胞壁是木材的承载结构,是木材最主要的组成和利用部分。基于细胞水平的微观研究,主要分析了木材细胞壁力学性能与其组分及微观构造的相关性,分别从细胞壁木质素、半纤维素、纤维素和微纤丝角四个方面阐述了其对细胞壁刚性、硬度、弹性模量、抗拉强度和断裂伸长率等微观力学性能的影响。并且依据目前细胞壁力学性能的研究现状,对今后的研究方向提出了展望。建议今后加强分子层面机理研究并加强细胞壁力学与实际应用的关系探究。     

木材细胞壁增强改性研究进展

物理化学改性能够提高木材物理力学性能,主要源于改性剂对木材细胞壁的物理化学作用。因此,从某种意义上讲,木材改性主要是指木材细胞壁的增强改性,通过物理化学等手段,可以有效促进改性剂进入细胞壁,从而增强细胞壁。而近年来先进分析技术在木材改性领域的应用,能够更直观更准确地对木材细胞壁性能变化及改性剂分布进行表征。然而,木材细胞壁增强改性研究仍然存在许多问题,需要更系统更深入的研究。主要从物理增强、化学增强以及纳米技术的应用等方面对木材细胞壁增强改性最新研究进展进行了总结,对存在的问题进行了分析,并对今后的研究方向与可能的突破进行了展望。     

预冻处理减少木材皱缩的研究

以大青杨为试验材料，研究了预冻处理对木材干燥皱缩特性的影响，分析了木材在冰冻处理过程中木材细胞腔和细胞壁尺寸的变化规律，理论上计算了细胞壁强度的增加范围。并通过电子显微镜分析冰冻过程对木材细胞壁结构的影响，进而深入探讨预冻处理减小木材皱缩的机理，为减少木材皱缩提供理论基础。结果表明：预冻处理可以减少大青杨木材的皱缩。     

扫描电镜下降香黄檀木材构造的研究

利用扫描电镜对降香黄檀Dalbergia odorifera T.Chen木材的组织构造进行了系统分析,重点分析了不同类型细胞的纹孔的典型特征。降香黄檀木材导管壁上的纹孔为互列式,附物非常丰富;轴向薄壁细胞壁上为单纹孔,个体较大而数量较小,成组聚集分布,3~5个一组呈猫爪或花瓣状。木材纵切面上,轴向薄壁组织中常见似"分室含晶细胞",但经X-射线能谱仪分析表明,这种"分室含晶细胞"中的块状物并不是传统认为的草酸钙等无机盐物质,其主要组成元素为碳和氧,由此可初步认定这种似"分室含晶细胞"中的块状物为树胶类物质。     

竹材纹孔结构及表征方法研究进展

竹子是世界上生长最快的植物之一,竹秆节间组织由轴向系统的细胞组成,细胞壁上的纹孔结构是节间组织至关重要的物理通道。竹材纹孔既是竹子生长发育时期的物质运输路径,也是竹材加工利用过程中的关键影响因子,因而对竹材纹孔进行深入系统的研究具有非常重要的意义。目前对于竹材纹孔的结构和功能等相关研究很少,相比木材纹孔的研究状况而言,竹材纹孔研究显得较薄弱。笔者在综述竹材纹孔生物形成、基本结构和化学组成以及类型等主要特征的基础上,总结了竹材自身特性以及物理、化学和生物类处理手段对纹孔结构的影响,并对纹孔研究方法和创新方向进行了归纳,分析了竹材纹孔研究中存在的问题和未来的发展前景,以期为解析竹子生理生态功能和实现竹类资源高效利用提供参考。     

中国26种豆科木材导管附物纹孔的电镜观察和研究

本文对我国豆科植物的3亚科、19属、26种木材导管的附物纹孔进行了扫描电镜观察,除3属4种木材的导管无附物纹孔外,其余均有。附物纹孔的有无及其形态、分布特征是区分豆科各属、种的一个重要标志。此外,14种木材切片用5％次氯酸钠溶液处理后,大部分附物减小,以至消失。又对其中一种木材的超薄切片进行透射电镜研究表明,附物和次生壁的电子密度不同,说明两者的化学成分不同。还对附物的形成、生理功能、与瘤状物的关系进行了讨论。     

木材保护剂分散体系及其液体渗透性研究概述

木材保护是节约木材资源、提高木材使用质量的重要手段。为了实现长期、高效的木材保护,通常需要对木材进行整体浸渍处理,即通过木材的多孔结构将包含有效成分的木材保护剂分散体系引入木材内部。随着技术的发展,出现了各种不同类型的木材保护剂分散体系,笔者介绍了其分类以及各类型的定义和基本特性,在此基础上分别对溶液、微乳液、乳浊液、溶胶、悬浊液型木材保护剂分散体系在木材中的液体渗透性方面研究进行了概述。对于水溶型木材保护剂而言,木材构造、木材抽提物及处理药剂的性质是影响其液体渗透性的主要因素;油溶型木材保护剂的液体渗透性在很大程度上取决于其溶剂的性质,轻油溶剂比重油溶剂的渗透性更优;乳浊液的液滴粒径与木材纹孔膜上孔隙尺寸相当,因此其渗透性与液滴粒径、树种密切相关;微乳液比乳浊液更易渗透,甚至可部分进入木材细胞壁;溶胶形成胶体粒子后在木材内的渗透与木材构造、胶体粒子粒径及p H等相关;悬浊液型木材保护剂由于粒径较大,在木材内的渗透性不佳,分布也不均匀。分析了该领域现有研究的不足,提出应系统、深入地开展研究,在此基础上改善分散体系在木材中的液体渗透性,并为木材保护分散体系的开发提供指导。     

针叶树木材流体纵向渗透性与其构造关系的理论分析

本文首次提出搭接面及侧面胞壁上纹孔在流体纵向渗透时的不同作用,并运用流体力学的原理,对针叶树木材流体纵向渗透性与其构造的关系进行了系统分析。结果表明：针叶树木材流体渗透系数等于早、晚材对其贡献之和,早、晚材对其的贡献,分别等于单位面积上流体流动路径数、管胞平均长度与纹孔膜膜缘厚度比值及纹孔膜微孔的比渗透性三者之积。经验证,研究结果与实测值较好的相符。     

木材多尺度结构差异对其破坏影响的研究进展

木材多尺度结构主要包括纳米级高分子结构、微米级细胞壁多层结构和毫米级生长轮结构。纳米级高分子结构中三大素(纤维素、半纤维素和木质素)性质各异,微米级细胞壁多层结构中细胞壁各层三大素含量和微纤丝角不同,毫米级生长轮结构中细胞类型、大小和排列方向存在差异,这些结构差异均会导致多尺度结构单元之间的力学性质各异。木材破坏过程主要包括初始裂纹萌生和裂纹扩展,裂纹萌生和扩展主要由木材不同尺度单元间结构和力学性质的差异以及木材内部缺陷的不规则演化决定。本研究综述木材不同尺度单元间的结构和力学性质差异,并分析结构差异对木材破坏的影响。同时,提出今后有关木材多尺度结构差异对其破坏影响研究的几点建议:1)深入解译木材微纳结构的性质差异,研究木材三大素的排列取向规律以及木材不同化学组分对外部载荷的响应差异,揭示壁层内三大素的变形机制;研究细胞壁各层化学组分分布以及微纤丝取向不同导致的力学性能差异,分析外载荷作用下各壁层之间存在的应力传递规律; 2)研究不同载荷作用下木材生长轮结构和细胞壁结构的裂纹萌生和扩展规律,精准定位木材破坏过程中不同尺度结构的裂纹萌生位置,区分裂纹在不同木材组织内部扩展时破坏断面的细胞破坏模式; 3)借助有限元分析等理论方法,研究木材不同尺度单元间结构差异对木材生长轮结构和细胞壁结构上应力分布规律和应力集中位置的影响,揭示木材多尺度结构差异对木材破坏的影响机制。     

辊压处理对大青杨木材干燥性能的影响

以大青杨(Populus ussuriensisKom.)为试材,径向和弦向为施力方向,进行压缩率为10%、20%、30%、40%和50%的辊压处理,以时间为变量、含水率为函数研究在100℃条件下辊压处理对木材干燥性能和构造特征的影响。结果表明:未见木材表面损坏,宏观特征与素材无明显差异;微观特征发生改变,导管分子的纹孔、纹孔膜发生损坏和破裂,导管、木纤维细胞壁出现折痕和微观裂隙,变异特征随着压缩率的增大而加剧。辊压处理试材达到同一含水率的时间均少于素材,随着压缩率的增加,干燥时间减少,当含水率降到30%时,干燥时间可缩短5.05%～19.64%;当含水率降到10%时,可缩短2.57%～23.92%。辊压处理试材含水率下降速度随着压缩率的增加而增大,与素材相比,提高了6.89%～47.39%。     

桉树木材超微结构及其对干燥皱缩的影响

以多枝桉等４种桉树木材为材料，采用扫描电镜观察并分析了其导管、纤维和管胞等胞壁上的纹孔和瘤层等超微结构．结果表明，富含侵填体的桉材因其堵塞了导管间的轴向通道，并部分覆盖了管间纹孔及导管—射线间纹孔，严重影响其渗透性，是其干燥皱缩的主要原因．通过热处理后，能使多枝桉和细叶桉木材皱缩发生改善．但对赤桉和红桉无效．     

马尾松木材超微结构及其结晶体的研究

本文系统地介绍了马尾松木材超微结构,包括:具缘纹孔,胞壁不同层次微纤丝的排列方向,瘤状层,并首次在松树木材的纹孔室内、管胞胞腔和木射线细胞中看到有钙晶体。经进一步研究表明,是类晶体系真菌新陈代谢的结果,菌丝束穿入至上述部位,并有晶体发现。因此切勿将此类晶体视为一种正常构造。作者还分别对心边材、早晚材带的纹孔结构的差别进行观察研究,并进一步提供了纹孔托初生构造的证据和边材较心材、晚材较早材易于渗透等的证据。S_2层表面还看到一些任意排列的微纤丝,可能是S_2层和S_3层的交接层或S_3层外表面的部分性状。瘤状层用0.25％次氯酸钠处理后瘤状层有减小、减少,有的甚至不易见的趋势。