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。     

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%。      

木材中的纳米尺度、纳米木材及木材-无机纳米复合材料

为将纳米科技导入木材科学与技术研究领域,把木材科学、木材-无机复合材料学研究水平提升到纳米尺度的研究阶段,该文基于木材细胞壁的层构造及其主成分的堆积模型,提出了木材中的纳米空隙构造、纳米构造单元、纳米木材等新概念,并尝试性地讨论了纳米木材的制备方法,以及0-2,0-3,2-3木材-无机纳米复合的可行性.作者指出:①木材中的纳米空隙预示着木材具有收容纳米微粒、纳米管、纳米棒等纳米结构单元的空间.②木材中的纳米结构单元从大到小可以划分为:纳米层、纳米CMF和Matrix 、纳米晶胞、纤维素分子链簇.理论上由这些单元可以组合成纳米木材.③木材-无机纳米复合材料可以在0-2,0-3,2-3尺度上进行操作.     

木材中的纳米尺度、纳米木材及木材-无机纳米复合材料

为将纳米科技导入木材科学与技术研究领域,把木材科学、木材-无机复合材料学研究水平提升到纳米尺度的研究阶段,该文基于木材细胞壁的层构造及其主成分的堆积模型,提出了木材中的纳米空隙构造、纳米构造单元、纳米木材等新概念,并尝试性地讨论了纳米木材的制备方法,以及0-2,0-3,2-3木材-无机纳米复合的可行性.作者指出:①木材中的纳米空隙预示着木材具有收容纳米微粒、纳米管、纳米棒等纳米结构单元的空间.②木材中的纳米结构单元从大到小可以划分为:纳米层、纳米CMF和Matrix 、纳米晶胞、纤维素分子链簇.理论上由这些单元可以组合成纳米木材.③木材-无机纳米复合材料可以在0-2,0-3,2-3尺度上进行操作.     

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     

水分对木材细胞壁孔隙结构影响研究进展

木材是一种具有多级孔隙结构的天然可再生资源,其孔隙构造尤其是细胞壁孔隙结构至关重要。细胞壁孔隙结构的研究是木材加工的理论基础,对于提高木材综合利用率具有重要的现实意义。本文简要介绍了木材孔隙的种类及其表征技术,在此基础上梳理了水分对木材细胞壁孔隙结构影响的相关研究成果,总结了目前由水分引发的木材细胞壁孔隙结构变化领域仍存在的一些问题与挑战,对未来的发展方向及其前景进行展望,以期为深入揭示木材与水分的相互作用提供参考。     

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.     

纳米科技与纳米木材学的发展方向

纳米科技是21世纪知识创新和技术创新的源泉，纳米木材学是纳米科技与木材科学交叉融合的必然产物．提出了纳米木材学的研究领域和发展方向．     

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.     

木结构墙体建造细节对其隔声性能的影响

木结构墙体隔声是木结构居住建筑的一项重要性能. 为了制造出高隔声性能的墙体,该文分析了木结构墙体建造细节对其隔声性能的影响. 研究表明,影响木结构墙体隔声的因素有墙板的面密度、墙骨的规格和间距、玻璃纤维棉的容重和厚度. 木结构墙体的第一共振频率一般都在100 Hz以上,建议选择600 mm作为木结构墙骨间距. 最后得到了在测试频率范围内木结构墙体隔声的变化曲线.      

木材剩余物的木酢液制备及其成分分析

为了解以木材剩余物为原料的木酢液制备特性和木酢液的成分组成,采用电控炭化反应釜进行调制试验,分析了不同材料和调制温度下的生成物组成。并采用GC-MS对木酢液的成分组成进行分析,同定出有机酸、酚、醛、酮、酯等38种有机成分,对主要组成成分进行定量分析。结果表明,采用杉木调制的针叶材木酢液,与采用杨木调制的阔叶材木酢液,其酚类成分的组成含量存在一定的差别,这与原料木素的组成成分有一定的相关性, 通过其特征谱图可以对混合木质来源材料制取的木酢液进行评价和分析。      

薄板木质材料剪切模量的动态检测

为实现薄板木质材料剪切模量的快捷检测,提出了一种悬臂梁自由振动的方法——悬振法,即通过测量试件在悬臂自由振动时的第一阶固有频率和衰减振动波形的对数减幅系数,来检测材料的剪切模量。利用自行研制的薄板类木质材料力学性能快速测量仪,对4种材质、6种规格的薄板木质材料试件进行了检测试验,且将测得的剪切模量与试件的弯曲弹性模量进行了相关性分析。结果表明:悬振法测得的剪切模量与材料弯曲弹性模量间存在非常显著的线性相关关系。      

古建筑墙体木柱缺陷对其安全性影响数值模拟研究

  目的  墙体木柱作为木结构古建筑最重要的承重构件之一,容易出现裂纹、腐朽等缺陷,而各类缺陷会影响墙体木柱顺纹压应力的分布,导致其承载力降低,进而影响其安全性,直接威胁整个建筑的稳定性。因此,研究不同类型的缺陷对古建筑墙体木柱安全性影响是很有必要的。  方法  首先建立了墙体木柱裂纹缺陷、腐朽缺陷以及复合缺陷几何模型,并定义了墙体木柱的受压安全性系数k_c,然后使用Abaqus有限元软件分别模拟分析了裂纹缺陷模型、单侧腐朽缺陷模型、环形腐朽缺陷模型和复合缺陷模型最大顺纹压应力的大小和位置,探究了不同尺寸的缺陷对墙体木柱安全性的影响,并进行了实例验证。  结果  单侧腐朽缺陷以及复合缺陷会使墙体木柱在径向上出现较大偏移,对木柱的稳定性产生较大影响,而裂纹缺陷和环形腐朽缺陷在径向、顺纹方向和切向上偏移较小;裂纹缺陷、单侧腐朽缺陷、环形腐朽缺陷和复合缺陷都对墙体木柱最大顺纹压应力和安全性有较大影响,最大顺纹压应力总是出现在有效截面面积最小处,且均随各缺陷程度的增大呈指数增加,而安全性系数呈指数下降,同时复合缺陷对墙体木柱安全性的影响要大于单一缺陷对墙体木柱的安全性影响。半露明柱与暗柱在腐朽深度相同时,安全性相差不大,在腐朽面积相同时,半露明柱的安全性要远低于暗柱。  结论  裂纹缺陷和腐朽缺陷会降低墙体木柱的安全性,而有限元数值模拟能够计算出墙体木柱的顺纹压应力最大值,进而量化墙体木柱的安全性,其结果可以为墙体木柱的修缮提供依据。      

轻木细胞壁超微结构与力学性能关系研究

[目的]研究轻木化学组成、纤维细胞壁分层结构和纤维素聚集态结构,探究其对力学性能的影响,为厘清轻木细胞壁超微结构与力学性能之间关系,提高其利用附加值奠定理论基础.[方法]将轻木与我国常见阔叶木树种杨木进行对比研究,采用水解法分析两者的化学组成;用透射电子显微镜、共聚焦拉曼显微镜等表征纤维细胞壁分层结构、微区化学和纤维素...     

装配式异质复合墙体日光温室热性能分析与评价

针对日光温室墙体保温性不理想,基建周期长和建造成本高的问题,设计一种节能、环保的装配式异质复合墙体日光温室,温室由装配式钢骨架构成承重体系,墙体采用国家标准环保建材多层复合装配在钢骨架上。通过在石家庄地区进行试验,以当地常用黏土砖+酚醛板复合墙体日光温室作对照,对热性能进行分析。结果表明:试验温室墙体热阻比对照温室高67.2%,传热系数低40.5%,墙体热惰性指标仅为对照温室的约1/3,北墙温度稳定区明显小于对照温室。与对照温室比,晴天和阴天试验温室北墙体日平均有效蓄热量分别低86.3%和94.7%,日放热效率分别高23.1%和97.7%;连续3 d晴天和连续3 d阴天试验温室室内平均气温分别高4.9和2.0 ℃,夜间室内最低气温分别高0.7和1.2 ℃;连续3 d晴天上午8:30—10:30试验温室平均升温速率高3.1 ℃/h;连续3 d阴天保温被闭合期间试验温室平均降温速率高0.13 ℃/h。与黏土砖墙日光温室比,装配式异质复合墙体日光温室墙体保温性优,冬季室内平均气温和夜间最低气温高,晴天上午升温速率快,可以满足喜温蔬菜的安全越冬生产,为日光温室的更新换代提供技术储备。     

红松正常木与应力木木材形成组织中极性代谢物对比分析

为了鉴定木材形成组织中的主要代谢物及其功能,并更深层次地认识木材形成的生物学过程,采用甲醇/氯仿有机溶剂体系抽提正常木、应压木、对应木木材形成组织中的极性代谢产物。通过气相色谱质谱联用仪(GC MS)在线分析,鉴定其成分和相对表达丰度。结果表明:木材中检测出31个极性代谢物;应压木主要代谢产物相对表达丰度低于或接近正常木,而糖类物质明显降低;对应木主要代谢物质相对表达丰度高于或接近正常木,而含氮化合物和脂类明显升高;应压木主要代谢产物相对表达丰度低于对应木的。