水分引发的木材细胞壁无定形物质对纤维素结晶结构的影响

  目的  聚焦于水分引发的木材细胞壁纤维素结晶结构变化,利用温和的方法不同程度脱除细胞壁无定形物质（半纤维素、木质素）,探讨典型的水分状态（绝干状态、近纤维饱和点、饱水状态）对纤维素结晶结构的影响及其与无定形物质的相互作用。  方法  以杨木为实验材料,将20 mm（轴向） × 3 mm（径向） × 20 mm（弦向）的木片在常温下,以亚氯酸钠和冰醋酸脱除木质素,以氢氧化钠脱除半纤维素,分别制得不同程度脱除木质素、半纤维素以及二者共同脱除的试样,并将其和未处理试样的水分状态分别调至绝干、近纤维饱和点和饱水状态,再利用X射线衍射技术测定各组试样（200）、（1-10）、（110）晶面的衍射峰的位置（2θ）,分析晶面间距。  结果  绝干试样（200）晶面衍射峰的位置随无定形物质脱除而改变,其（200）晶面间距随无定形物质脱除率的提高而呈减小的趋势;各试样的（200）晶面间距均随试样内水分含量的增加而减小,且对于脱除木质素或半纤维素的试样,木材在水分达到近纤维饱和点时的晶面间距减少量占至饱水状态时晶面间距减少量的百分比较大;（1-10）和（110）晶面的衍射峰随试样中水分的增加而出现分离的趋势。  结论  在绝干状态下,无定形物质收缩对纤维素结晶结构施加拉力;木材细胞壁物理化学环境的变化会影响无定形物质与水分的相互作用,水分进入无定形物质使其膨胀而释放对结晶结构的拉力,该作用主要由进入细胞壁的水分引起,（200）晶面为主要受力的晶面。      

温度对人工林落叶松木材水分移动及微观结构的影响

通过在不同恒定的温度场中的试验，研究分析了人工林落叶松（Larix olgensis.A)木材中，水分在非稳定状态下的扩散及其影响因素。探讨了木材水分在非稳定状态下的扩散及其微观结构变化规律，为合理地制定木材干燥工艺提供科学依据。     

不同含水率状态下木材细胞壁孔径分布变化

【目的】探究由水分所引发的木材细胞壁孔隙结构变化规律与机制,为木材的热质转移、渗透性以及木材改性提供理论指导。【方法】将杨木和杉木分别制成5 mm(径向)×5 mm(弦向)×1 mm(轴向)的木片,基于氮气吸附法、差示扫描热孔计法考察试样在绝干状态、气干状态、纤维饱和状态和饱水状态4种典型水分状态下的孔径分布、比表面积、孔体积等特征参数,并对比不同状态和不同树种间的孔隙结构差异。【结果】木材细胞壁孔径大多在10 nm以下,尤其以4 nm以下为主,10 nm以上孔隙相对较少;随着含水率的提升,木材细胞壁孔径分布曲线显著升高,从气干状态到纤维饱和状态,杨木和杉木的孔径分布最大值分别增加了52.73%和58.62%,而从纤维饱和状态到饱水状态,两者分别增加了435.24%和470.43%。【结论】在木材由绝干状态逐渐吸湿,以及吸水至饱水状态的过程中,木材细胞壁孔隙体积呈明显增大趋势。在木材达到饱水状态后,细胞壁孔隙体积增大至极限,但由于自由水的冰点下降,其在-2℃左右产生大量吸热信号进而干扰测量结果,故此时差示扫描热孔计法所测得的孔径分布参考范围有限。不同树种间孔隙分布差异不明显。     

木材细胞壁力学试验方法研究进展

对木材细胞壁力学性质研究中零距离拉伸、单根纤维拉伸技术和纳米压痕技术进行概述,分别从滑移与夹持力、试样厚度和试样含水率评述零距拉伸技术,从纤维分离方法、纤维夹紧和定向、单根纤维细胞壁横截面面积测量评述单根纤维拉伸技术,从连续刚度测量法、针尖效应以及原子力显微镜与纳米压痕技术的联用评述纳米压痕技术。通过归纳、总结与展望,提出了该领域的研究重点,以期为木材细胞壁力学研究及其资源的高效利用提供借鉴。     

木质素基因调控对木材细胞壁化学组分与微观结构影响的研究进展

木质素是木材细胞壁的第2大化学组分,对树木新陈代谢和生长发育具有重要作用,但木质素的存在阻碍了木材资源作为木质纤维材料的利用。文章分别详细阐述了木质素基因调控对木材细胞壁组分和组织细胞微观结构两方面影响的研究进展,以期为优质速生人工林的选育和培育提供科学理论依据,并在前人研究成果的基础上进行了展望。     

强化复合木材细胞壁的纳米压痕测试分析

通过纳米压痕测试技术,测定和分析了未处理材和经硅溶胶强化处理的复合木材细胞壁层面的力学性能和弹塑性,以及硅溶胶的存在位置对强化复合木材细胞壁微观力学性能的影响。结果表明:1）浸渍强化处理工艺可以使硅溶胶进入木材细胞壁,使得强化复合木材细胞壁的弹性模量和硬度达到18.64 和0.64 GPa,分别比未处理材提高59%和31%;2）控制改性处理工艺,可以得到改性细胞壁和既有改性细胞壁又有填充细胞腔2种改性形式的强化复合木材,并且2种改性形式下细胞壁层面上的弹性模量和硬度没有显著差异,证实了细胞腔填充对细胞壁层面的力学性能没有影响;3）复合木材细胞壁形貌表征和力学测试曲线表明,硅溶胶强化处理后的复合木材细胞壁保持了较好的弹塑性特性,相对弹性回复率与未处理材基本相同。      

木材细胞壁的构造及其主成分的堆积过程

该文对有关木材细胞壁构造和木材细胞壁形成过程的主要研究做了归纳,尤其是对木质部形成和分化机理,木材细胞壁主成分的堆积过程的最新研究成果做了比较详细的介绍．这些研究对于我们清理迄今为止在木材构造方面的研究工作,确定２１世纪中国木材解剖学研究方向有一定帮助和借鉴     

木材细胞壁的超微构造与气凝胶型木材的制备原理

阐述了木材细胞壁的化学组成、超微构造及壁层结构.根据木材细胞壁的结构,气凝胶型木材的制备主要包括3个步骤:木材细胞壁S3层的破坏;木材细胞壁的膨化;超临界干燥.通过对木材细胞壁的超微构造的分析,从原理上对气凝胶型木材制备的各个步骤进行了简要的叙述.     

木材细胞壁的空隙构造及物质的输运过程

该文较详细地归纳了迄今为止有关绝干和湿润状态木材细胞壁的空隙构造 ,木材细胞壁中物质的输运过程、物质在细胞壁中的平衡态分布、影响物质输运过程的主要因素等 .为进一步深入开展这方面的研究 ,作者提出了值得商榷的几点问题及今后开展这方面研究的一些设想     

木材细胞壁的空隙构造及物质的输运过程

该文较详细地归纳了迄今为止有关绝干和湿润状态木材细胞壁的空隙构造，木材细胞壁中物质的输运过程、物质在细胞壁中的平衡态分布、影响物质输运过程的主要因素等.为进一步深入开展这方面的研究，作者提出了值得商榷的几点问题及今后开展这方面研究的一些设想.     

生物质炭对土壤物理结构性状和水分特征影响的研究进展

生物质炭因其多孔性、容重小、比表面积大、表面电荷多及稳定性强等特点对土壤物理结构和水分转运产生影响,是土壤改良和修复的重要材料,其可通过不同的物理化学途径作用于土壤,但其对土壤的影响随土壤自身理化性状和生物质炭原料类型不同而异。从生物质炭的组成、制备、性质特征等方面入手,结合土壤物理结构和生物质炭类型,综合阐述生物质炭对土壤团聚体结构、孔隙分布、容重大小和水分特征等方面的作用,梳理归纳生物质炭在改良土壤物理结构性状方面的研究进展。研究结果表明,生物质炭主要通过结构扩容、孔隙调节、胶结絮凝、物理吸附、配位络合、共沉淀等方式作用于土壤胶体表面,实现对土壤物理性状的改良和修复。综述分析了生物质炭研究的现存问题,并提出了今后生物质炭研究应重点关注生物质炭在土壤物理结构改良上的实际应用效果及不同类型生物质炭施用后的环境风险评估等方面。     

X射线密度计法测定木材水分的分布

介绍了Ｘ射线密度计法测定木材水分分布的原理,考虑到木材失水后发生干缩,引入插值法对干缩木材的Ｘ射线扫描密度谱进行了修正,以求得木材早,晚材及各点水分分布。测试结果表明,各年轮晚材区域的水分密度大于早材区域。     

木材细胞壁纳米纤维分形构造径向和弦向变异规律

将分形理论引入木材细胞壁超微构造的研究,以偏光显微镜测得细胞壁S2层平均微纤丝角θ为基本参量,研究木材细胞壁中纳米纤维的分形维数值D沿径向和弦向的变异规律。结果表明,分形维数值沿径向近髓心处数值最大,向树皮方向经历骤降阶段和缓降阶段,呈波动式下降;分形维数值沿弦向的最大值偏移趋势不明显,波动下降过程缓和,无明显的阶段性特征。     

低水分青贮对黑小麦草细胞壁成分和体外干物质消化率的影响

将乳熟期的黑小麦草预干后进行低水分青贮,并与未预干的对照组、添加0.000 4%乳酸菌组、添加0.005%纤维素酶组以及添加0.000 4%乳酸菌+0.005%纤维素酶组的青贮料进行了比较.结果表明,与对照组和添加剂组相比,低水分青贮极显著地提高了黑小麦草高消化性纤维含量、高消化性纤维/总纤维和体外干物质消化率,极显著地降低了低消化性纤维/总纤维(P<0.01);青贮料的体外干物质消化率与高消化性纤维含量和高消化性纤维/总纤维呈正相关,而与低消化性纤维/总纤维呈负相关.因此,低水分青贮法优于常规及添加剂青贮法,是提高黑小麦青贮营养价值的有效途径.     

林分结构对人工林红松木材材质的影响

对不同林分结构（纯林、混交林和三株一从）的人工林红松（Pinus koraisensis)木材材质进行测试和分析，结果表明：红松木材生长速率、生长轮宽度、晚材率差异不显著，红松木材的管胞长度，纤丝角、生长轮密度、干缩率和差异干缩、绝大多数力学性质指标差异显著，采用综合坐标法，对不同林分结构的林分木材材质进行品质评定，综合性能和建筑材评定的优劣顺序为混交林、纯林，三株一丛的林分；纸浆材的优劣顺序为混交林、三株一丛，纯林的林分。     

化学成分对木材细胞壁纵向弹性模量和硬度的影响

以杉木成熟材晚材为研究对象,采用化学成分选择性脱除方法依次脱除木质素和半纤维素。利用纳米压痕技术,在纳米尺度上,探讨半纤维素和木质素对木材细胞壁压入力学性能的影响。结果表明:木质素对细胞壁的弹性模量影响显著,脱除木质素后细胞壁弹性模量损失了6.53%。半纤维素是一种界面高分子,在细胞壁中作为连接纤维素和木质素的界面偶联剂,对细胞壁的纵向弹性模量影响极显著,脱除半纤维素后细胞壁弹性模量损失约为9.16%。木质素和半纤维素对细胞壁的硬度影响均显著。木质素脱除后,细胞壁硬度降低了16.98%。半纤维素脱除处理与脱木质素处理相比,硬度仅下降了0.87%。      

水分对落羽杉形态结构及生长的影响

不同水分条件对落羽杉的叶子单位面积气孔数目,树干基部形态、根系分布和生长过程产生明显影响。     

细胞壁微纤丝角和结晶区对木材物理力学性能影响研究进展

木材是由不同种类的细胞组成的天然材料,其实体物质是组成其结构的各类型细胞的细胞壁。细胞壁的超微构造主要包括微纤丝和结晶区,微纤丝角能表征纤维素微纤丝的取向,纤维素大分子链排列的有序程度及排列形态决定其结晶程度和微晶形态等结晶区特征。基于前人的研究,系统概述了细胞壁微纤丝和结晶区对木材物理力学性能影响的研究进展,重点围绕微纤丝角和结晶度2个方面,分别归纳了二者对木材密度、尺寸稳定性、木材声学等物理性质以及弹性模量、强度等力学性质的影响作用,同时阐述了微纤丝角与木材硬度和刚度以及结晶度与冲击韧性等的相互关系,并概述了细胞壁微晶形态对木材润湿性和纤维强度影响方面的研究进展,最后对今后的研究方向进行了展望。     

油菜种子种皮的结构和细胞壁成分研究

为探索油菜种皮的结构和细胞壁成分,借助扫描电镜和倒置生物显微镜对种皮表面和横断面结构进行观察,并采用显微化学鉴别法和红外光谱分析法鉴定种皮细胞壁成分。结果表明,油菜种皮表面纹饰为网 穴型,网眼由不规则的管状多边形组成;种皮横断面结构由外到内依次为表皮层、栅栏层和糊粉层;靠近种脐处种皮内有白色薄膜,栅栏层和糊粉层结构均逐渐变窄直至消失,种脐处种皮由两层致密结构组成。油菜品种浙双3号的种皮细胞壁中含有纤维素、木质素、色素、角质、蛋白质、果胶和脂类等成分。     

微波真空干燥过程中木材内的水分迁移机理

该文以马尾松木材为研究对象，对微波真空干燥过程中木材内部的含水率分布进行了研究，首次阐述了微波真空干燥过程中木材内部的水分迁移机理.研究结果表明:在微波真空干燥过程中，木材内部的含水率分布比较均匀，在厚度方向没有明显的整体性含水率梯度，特别是在干燥的后期，木材内部的含水率分布更加均匀；当含水率在纤维饱和点(FSP)以上时，木材中的自由水和水蒸气在压力梯度的作用下以渗透流的形式在木材内部迁移；当含水率在FSP以下时，木材中的水分在压力梯度的作用下以水蒸气的形式向木材表面迁移；因热扩散、含水率梯度引起的水分迁移可以忽略不计.