纳米压痕技术测量管胞次生壁S2层的纵向弹性模量和硬度

重点研究和详细介绍了利用纳米压痕技术测试管胞次生壁S2 层纵向弹性模量以及硬度的实验技术 ,并测试了人工林杉木早晚材管胞S2 层的纵向弹性模量和硬度。结果表明 :杉木晚材管胞S2 层的平均纵向硬度为0 390GPa ,弹性模量的平均值为 1 4 84 4GPa ;早材管胞S2 层的硬度和模量则小于晚材 ,平均值分别为 0 30 6GPa和9 82 3GPa。     

不同生长期毛竹材细胞壁力学性能与微纤丝角

【目的】以不同生长期的毛竹材纤维细胞壁为研究重点,在纳米尺度下分别表征不同竹龄毛竹材纤维细胞壁的结构特征和力学性能,阐明成熟毛竹材纤维细胞壁的结构特征和力学性能与幼龄竹和过熟竹的差异,为竹材的科学采伐和竹材分级、改性及重组研究与合理利用提供理论依据。【方法】采用滑走显微制片法观察毛竹材横切面显微结构并精准确定其纳米压痕测试部位,应用纳米压痕技术结合非包埋制样法对0.5年幼龄毛竹、4.5年成熟毛竹和10.5年过熟毛竹材纤维细胞壁力学性能进行研究;利用广角X-射线散射法结合高斯拟合算法对不同竹龄毛竹材纤维细胞壁的微纤丝角进行测算。【结果】毛竹材竹肉横切面显微结构表明,毛竹主要由薄壁组织细胞和维管束组成,维管束由导管和包裹着导管周围的厚壁纤维细胞组成;对其厚壁纤维细胞壁的纳米压痕测试结果表明,3个生长发育期的毛竹材细胞壁力学性能指标有较大不同,其中0.5年幼龄毛竹材的细胞壁弹性模量和硬度最小,分别为10.7 GPa和0.358 GPa,4.5年成熟毛竹材的细胞壁弹性模量和硬度均为最大,分别为19.6 GPa和0.498 GPa,10.5年过熟毛竹材的细胞壁硬度和弹性模量居二者之间,分别为17.6 GPa和0.445 GPa;微纤丝角测试结果同样表明不同生长发育期毛竹材细胞壁的微纤丝角不同,其中0.5年幼龄毛竹材微纤丝角最大,为13.5°,4.5年成熟毛竹材微纤丝角度最小,为8.43°,而10.5年过熟毛竹材微纤丝角介于二者之间,为11.9°。【结论】生长期对毛竹材纤维细胞壁力学性能和微纤丝排列均有影响,幼龄毛竹材纤维细胞壁力学性能与成熟毛竹材纤维细胞壁力学性能有较大差别,随着竹龄增大达到成熟期时,毛竹材纤维细胞壁力学性能达到最大,但毛竹材并不是生长期越长其细胞壁力学性能越好,而是随着竹材老化其力学性能呈下降状态。处于成熟期的毛竹材其纤维细胞壁微纤丝排列与主轴的夹角呈较小状态,也决定了其具有较优的力学性能。依据3个竹龄毛竹材纤维细胞壁力学性能和微纤丝角测量结果,本研究在细胞壁水平阐明了毛竹材在成熟期时其微观力学性能优于幼龄毛竹材和过熟毛竹材。     

响叶杨细胞壁尺寸参数及其纳米压痕特性

利用原子力显微镜对响叶杨细胞的特征参数与形貌进行分析,并对响叶杨细胞壁表面的纳米压弹性进行测量.结果表明:响叶杨细胞横截面的壁厚平均尺寸为2.230 μm;壁长平均尺寸为9.498 μm;细胞外径为9.023～26.802 μm,平均尺寸为19.723 μm;响叶杨细胞壁S2层(大约位于细胞壁的中部)上的压痕点为有效测试值,其平均弹性模量和硬度可以用来代表细胞壁的纵向硬度和弹性模量,即所选择的响叶杨细胞壁的平均弹性模量和硬度分别为18.52 GPa和478.59 MPa.     

热解条件对橡木组成结构与纳米压痕测试结果的影响

以阔叶材橡木为对象,研究热解过程中木材组成结构与微观力学性能的转变特征。分别使用傅里叶红外光谱技术(FTIR)、X射线衍射技术(XRD)和纳米压痕技术(NI)分析热解过程中木材化学组成成分、微纤丝结构和细胞壁微观力学性能的转变。研究结果表明,热解温度达到325℃时木材化学组成与微纤丝结构都发生了显著转变,木材化学成分中的纤维素和半纤维素已基本裂解完毕,木质素结构仍有存在,且已有碳素材料特征峰出现;对应XRD图谱分析,由于纤维素的热解,325℃时细胞壁微纤丝构造引起的衍射峰已经消失。NI研究发现热解温度达到300℃时,橡木纤维细胞壁微观力学性能变化显著,弹性模量从未热解处理的(16.6±1.39)GPa下降至(5.78±0.30)GPa。细胞壁硬度与未热解处理木材的(0.46±0.045)GPa相比,当热解温度为250℃和300℃时,硬度值略有上升,分别为(0.54±0.049)和(0.52±0.024)GPa;同时发现300℃热解后木材细胞壁弹性模量和硬度数值的分散度变小,认为是因细胞壁组成与结构变得均一化所造成。     

酚醛树脂改性对管胞细胞壁力学性能的影响

采用水溶性低分子质量酚醛树脂处理杉木试样,使用纳米压痕测试技术对其管胞细胞壁的弹性模量和硬度进行测试。结果表明:处理试样管胞细胞壁的平均弹性模量和硬度比对照试样分别增加了32.94%和32.93%。使用紫外显微分光光度计分析得知,处理试样管胞细胞壁的吸光度远高于对照试样,说明低分子质量的酚醛树脂能够扩散进入到纳米级孔隙的杉木管胞细胞壁S2层内,并最终引起细胞壁力学性质的增加。     

天然纤维微/纳米纤丝改性家具涂料的可行性

纤维素是木材及农作物秸秆的主要组分,约占木材及农作物秸秆质量的50%,在纤维细胞壁中起骨架作用.其化学性质和超分子结构对材料性质和加工性能有重要影响.纤维素微/纳米纤丝是利用物理或化学方法从天然纤维中分离出来的,因为在分离过程中一部分无定形区被破坏,结晶区相对增加,使分离出来的微/纳米纤丝具有较高的刚性.本文简要叙述了天然纤维微/纳米纤丝的分离方法及其作为家具用涂料改性剂的可行性.     

四川两种竹材理化性质及纤维形态分析

为有效利用四川的乡土竹种慈竹和绵竹,测定分析了2个竹种的理化性质和纤维形态,并与毛竹及常见的阔叶材和针叶材做了对比。结果表明：1）在化学成分上,2个竹种的抽提物含量均小于毛竹,而介于针叶材和阔叶材之间,2个竹种的综纤维素含量和纤维素含量均高于毛竹,木质素含量与毛竹接近,但灰分含量远高于毛竹、阔叶材和针叶材;2）在物理力学特性上,2个竹种竹材密度略低于毛竹,顺纹抗压强度均明显高于毛竹,且优于强度较高的阔叶材马占相思木,2个竹种的抗弯弹性模量和抗弯强度均明显高于毛竹,抗剪强度与毛竹接近,表明2个竹种力学强度均较大,可以用作结构用竹或建筑用竹;3）在纤维形态上,慈竹和绵竹的平均纤维长度分别为0.63和0.67 mm,均小于毛竹,且纤维长度多为500~1 000和1 000~1 500 μm,2个竹种的纤维长宽比均在45以下,表明慈竹和绵竹均不适于作为造纸原料。     

基于纳米压痕的木材细胞壁力学测量值与加载载荷相关性研究

通过改变纳米压痕过程中加载函数的具体参数值,研究了加载载荷与木材细胞壁弹性模量、硬度和蠕变性能的关系,并探求在木材细胞壁线性黏弹性范围内合适的加载载荷。研究结果表明:在测试过程中,当加载载荷逐渐增大时,马尾松木材细胞壁弹性模量变化明显;载荷为200μN时,弹性模量达到最大值,随后保持相对稳定;载荷达到400μN时弹性模量开始减小;改变加载载荷测得的木材细胞壁硬度随加载载荷的增加而逐渐变大,最大增幅为10%左右;探针压痕深度随着加载载荷的增加逐渐变大,载荷增加对压痕深度影响显著;蠕变率随着加载载荷的增加而逐渐增加,最大增幅为70%;应变率和蠕变应力都具有二段式变化趋势,第1阶段在4～6 s时变化较大,第2阶段在7～10 s时变化平缓。利用幂次律对试验数据进行分析表明,加载力为150～300μN时可近似认为是线性黏弹性行为。然后结合不同加载载荷对弹性模量和硬度的影响,综合相关参数可以判断,在对马尾松之类的针叶材进行纳米压痕试验时,合适的加载载荷范围为200～300μN。     

15年生巨尾桉人工林木材物理力学性质的研究

为了更好开发利用15年生巨尾桉人工林木材,本研究以广西南宁市树木园15年生巨尾桉(Eucalyptus×E.urophylla)人工林木材为研究对象,对其物理以及力学性质进行了测试、分析。结果表明,15年生巨尾桉属中密度等级材,体积干缩系数小;抗弯强度,抗弯弹性模量、顺纹抗压强度和冲击韧性分别为83.9、12790、44.2、65KJ/m2,对应的强度等级分别为2级、3级、1级、2级;端面、弦面和径面的硬度分别为68.9、51.3、55.1MPa,其中端面硬度已经达到了4级标准,弦面和径面的硬度也达到了三级标准。木材综合强度为128.1MPa,属高强度树种;木材的综合品质系数达到了191.2GPa,属于低等级材。     

杉木无性系新品种‘洋020’和‘洋061’10年生幼龄材微观结构与力学性能的相关性

【目的】阐明杉木无性系间幼龄材的力学性能差异,筛选力学性能优良的无性系,探究影响杉木幼龄材力学性能的微观结构特征,为杉木优良无性系选育、杉木木材加工利用和加工工艺研发提供科学依据。【方法】以福建洋口国有林场杉木无性系品种比对示范试验林中2个经国家认定的杉木无性系新品种‘洋020’和‘洋061’10年生幼龄材为试验材料,各采伐8株标准株作为样木。按照国标加工、制备主要力学性能试件,测定木材抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度和硬度,应用光学显微图像分析系统、X射线衍射、傅里叶变换红外显微成像等技术观测样品显微构造并测量微纤丝角、结晶度和木质素含量。采用单因素方差分析进行数据处理,系统分析2个杉木无性系幼龄材微观结构与力学性能的相关性。【结果】杉木无性系‘洋020’早材管胞形态与‘洋061’较为接近,但年轮晚材区比‘洋061’宽,管胞壁较厚,管胞腔较小,壁腔比较‘洋061’约大25%。‘洋020’的平均微纤丝角为12.06°,较‘洋061’(14.97°)约小18%;平均结晶度为39.73%,较‘洋061’(35.88%)高11%左右;木质素含量特征峰高比的平均值较‘洋061’高8%左右;平均抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度和硬度分别为51.36 MPa、10.18 GPa、30.27 MPa和1 497 N,较‘洋061’的平均抗弯强度(42.56 MPa)、抗弯弹性模量(8.98 GPa)、顺纹抗压强度(27.20 MPa)和硬度(1 391 N)分别高21%、13%、11%和8%。【结论】除结晶度外,杉木无性系‘洋020’与‘洋061’幼龄材在解剖构造参数、微纤丝角和木质素等微观结构因子方面均存在显著性差异,‘洋020’幼龄材的抗弯、抗压和硬度等力学性能均高于‘洋061’。杉木无性系幼龄材管胞壁厚度、壁腔比等解剖构造参数以及木质素含量与力学性能呈正相关,细胞壁纤维素微纤丝角与力学性能呈负相关,这些微观结构因子的协同作用影响其力学性能。评价杉木无性系幼龄材木材力学品质性状,解剖构造参数和微纤丝角是最主要的判断依据。     

呼伦贝尔市柴河林业局天然林保护工程成效分析

柴河林业局天保工程区在天然林保护工程实施后,森林生态环境得到了很大改善。文章通过对天保工程区各类土地资源在天然林保护工程实施前后的对比分析,系统阐述和评价了天然林保护工程的实施对该局森林资源和生态状况变化的影响。     

洪泽湖大堤防护林种植试验成果的应用

在原有种植试验的基础上 ,选择适宜树种和模式对洪泽湖大堤防护林进行规划更新。在充分考虑防护功能的同时 ,注重堤防美化、生态保护和投资效益 ,适应新时期水利工程管理的需要     

牡丹江林区百合科野生药用植物及开发利用

论述了牡丹江野生百合科药用植物的开发利用。     

森林可持续经营策略的若干思考

森林可持续经营是现代林业的核心,我国林业应走可持续经营带动多目标、多功能经营的超常规发展道路。文章提出了我国森林可持续经营的若干策略,以加快中国林业与国际林业同步发展的步伐。     

桉树优良品种引种试验研究

文昌市林业科学研究所2005年9月引种11个品种桉树优良无性系在迈号镇种植试验,通过6年对试验点跟踪调查、分析,对各品系的生长情况进行综合评价,为今后同一立地条件下种植桉树提供理论依据.     

4种忍冬属植物花粉形态结构的扫描电镜观察

在扫描电子显微镜下观察了长白山4种忍冬属植物长白忍冬(Lonicera ruprechtiana)、金银忍冬(Lonicera maackii(Rupr.)Maxim.)、黄花忍冬(Lonicera chrysantha)、蓝靛果忍冬(Lonicea caerulea L.)的花粉形态结构,并对有关分类学问题进行讨论。     

单因素方差分析的改进

方差分析是林业工作中广泛应用的统计分析方法。尽管目前可以用各种统计软件进行方差分析计算,但是,在基层工作中,绝大多数统计工作还是用便于携带的计算器进行计算。传统的方差分析方法需要记录每个原始数据,并且在计算时需要重复输入每个原始数据,计算比较繁琐。经...     

沙生植物的生长对沙地基质流动性的响应

沙生植物是沙区重要的自然资源之一,沙地基质流动性对沙生植物的生长与分布有重要影响。而沙生植物也形成了对其特殊的生态适应对策。文章从4个方面回顾了我国沙生植物的生长对沙地基质流动性响应的主要研究进展,指出了研究中存在的一些分歧,并分析了沙生植物的生长与沙地紧实度及相关的主要生态因子之间的互馈关系,指出了需要进一步深入开展的研究方向及内容,旨在为干旱半干旱沙区植被恢复与重建中防风固沙植物种选择、合理配置、植物资源合理利用与管理提供科技支撑。     

培育大学生就业能力途径探析

指出了大学生就业问题日益成为社会关注的热点和难点问题,培育大学生就业能力具有重要的价值意义,采用要素分析的方法全面解析了大学生就业能力的内涵及影响因素,进而从个人、学校、社会三个层面提出了培育大学生的就业能力应采取的措施。     

叶面喷施不同浓度的氯化镧对毛豆幼苗生长的影响

采用不同浓度氯化镧对毛豆幼苗进行叶面喷施处理,测定稀土元素镧对毛豆营养生长和生理特性的影响。试验结果表明:采用适宜浓度的氯化镧对毛豆进行喷施处理,可以增加根茎粗度、有效促进幼苗增高、增加叶绿素的含量、提高光合作用、增加干物质的积累、促进根系的生长、增加根系活力等。从叶面喷施几种不同浓度的氯化镧对毛豆的营养指标及生理指标的影响进行综合判断可知:在试验范围内,以5mg/L的氯化镧处理效果为最佳,建议在生产上合理的应用。