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。     

木材干燥过程中含水率空间分布融合方法的研究

选取杨木作为试材,有效避免了以往木材干燥过程中出现的木材含水率检测点数量有限,不能连续全面地描述木材含水率分布状态的问题,使用选择离散点数据的方法,再应用粒子群算法优化支持向量机算法、支持向量机预测算法、最小二乘法非线性拟合方法以及进行空间数据预测来比较算法预测能力,然后把木材干燥过程中的材堆模型模拟成长方体并建立空间模型,应用PSO优化的SVM算法对X坐标轴建立函数模型进行验证。通过数据分析比较可得:基于PSO优化SVM算法在针对同一试材上空间离散木材含水率采集数据进行空间数据预测仿真出的连续含水率曲线误差最小,仿真曲线逼近真实含水率分布曲线。     

木素分布的测定方法及其在木材细胞壁中的分布

木素的存在及其分布对木材加工工业和制浆造纸业有着重要影响。该文对木素分布测定的主要方法和木素标记方法进行了论述,同时还对木素在针叶材、阔叶材和应力木中的局部分布进行了概述。迄今为止,没有一种单一的方法或联合方法能清晰明确地提供完全的木素及其分布的定量分析,对木素及其分布研究还有待于进一步完善。     

提高烘干法检测木材含水率精度的方法

板材常规干燥前通常将其两端锯截的含水率试片利用烘干法估算其含水率,估算值对木材干燥工艺制定及过程控制非常重要。以胡桃楸(Juglans mandshurica Maxim.)木材试件为试验对象,对含水率在试件纵向及横向的分布规律、试片平均含水率的计算公式、试件含水率估算值与实测值的差异进行了讨论。结果表明：(1)在木材纵向,试片的含水率与锯截位置显著相关,试片间距越大,含水率差异越显著;(2)各试片的含水率分布规律具有一致性,含水率由髓心沿弦向、径向降低。含水率等高线与试件的年轮走向趋势一致;(3)以小木块质量作为权重计算的试片平均含水率与算术平均法计算结果仅相差0.1%左右。该方法适合精度要求更高、板材尺寸大、水分分布不均时使用;(4)试件的含水率估算值比实际值大3%左右,可以使用锋利的切割工具、降低含水率试片的干燥温度以及使用在线装置及时称质量等方法优化试验操作来减小误差。     

SEMEDXA法分析山油柑木材中硅元素的分布

采用SEMEDXA法对山油柑(Acronychia pedunculata)木材轴向分布、径向分布中硅石的分布、形态、纳米结构以及硅元素含量进行了分析。结果表明(1)山油柑木材中硅石主要分布在木射线细胞、导管细胞以及轴向薄壁细胞,呈圆形、椭圆形;(2)硅石中硅元素含量达30%以上,且随着树干高度的增加,硅石中硅元素的含量呈递减趋势。树干基部硅元素含量为30.20%,1.3 m 处硅元素含量为28.69%,树梢处硅元素含量为20.34%;(3)硅石直径为200-350 nm ,其中树干基部1.3 m处和树梢处硅石直径分别为217、203、179 nm左右。     

基于近红外光谱不同波段的红松木材含水率预测分析

运用近红外光谱技术结合偏最小二乘法(PLS),对所采集光谱进行一阶导数和二阶导数处理,并对未处理原始光谱、一阶导数处理光谱和二阶导数处理光谱分别在7个不同波段范围内建立红松含水率预测模型.结果表明红松样本近红外光谱经一阶导数处理,波段在1 000～2 100nm范围内所建模型最优,其校正集相关性系数为0.992 5,校...     

间歇微波干燥过程中木材内含水率动态分布规律

为研究微波干燥过程中木材内部的含水率动态分布规律,以红橡和南方松木材为研究对象,采用无损检测的X射线扫描方法,揭示间歇微波干燥过程中木材内部含水率分布的动态变化规律。结果表明:微波干燥的绝大部分时间内,木材厚度方向存在着整体性内高外低的含水率梯度场;随着干燥过程的进行,木材内部水分更趋均匀,当木材平均含水率在10%以下时,木材内水分分布非常均匀;在整个微波干燥过程中,木材内部虽然发现了部分内层含水率低于外层的情况,但并未出现与常规干燥相反的含水率梯度。     

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.     

X射线扫描法和切片法测量干燥过程中杉木含水率分布的比较研究

以杉木Cunninghamia lanceolata人工林木材为研究对象,分别采用X射线扫描法和切片法研究了常规干燥过程中木材内含水率分布规律,以期检验X射线扫描法的测量精度,探讨采用X射线法动态检测干燥过程中木材内含水率分布的可行性。结果表明:在各个干燥阶段,X射线扫描法测得的厚度方向各层含水率测量值与用切片法得到的含水率测量值之间无显著差异（P＞0.05）,且两者之间相关的决定系数在0.90以上;在整个干燥阶段,切片法测量的每层含水率值大多低于利用X射线扫描法的测量值,在含水率较高阶段（55%,46%,34%）,两者之间的差值大于含水率较低阶段（26%,20%,12%,8%）。由此可见,采用X射线扫描法测量干燥过程中木材内含水率分布是切实可行的。图1表1参13     

不同含水率下利用电阻与应力波断层成像定量检测木材腐朽

通过对不同含水率的山杨原木试件进行检测,分析了含水率对腐朽和健康木材电阻与应力波传播速度的影响,及其对2种检测技术误差率的影响.结果表明:(1)随着含水率的提高,原木试件健康和腐朽区域的电阻均先减小后趋于平稳,但相同含水率下,腐朽区域木材电阻低于健康木材;(2)采用电阻断层成像仪检测腐朽缺陷面积的误差率随含水率的提高有差异(最大误差率为37.83%,最小误差率为2.48%),含水率在36.13%~81.79%时误差较小,腐朽缺陷检测较接近真实值;(3)应力波传播速度随着木材含水率的提高先降低后趋于平稳.应力波二维图像检测腐朽缺陷面积的准确率随着含水率的变化也有差异,最大误差率为52.61%,最小误差率为17.78%,腐朽缺陷检测准确性比较高的含水率为20.23%~71.58%;(4)通过2种方法测试腐朽缺陷面积的对比研究,结果表明电阻断层成像的腐朽缺陷识别优于应力波二维图像.     

木材中非等温水分迁移的研究

为研究微波真空等高强度干燥过程中,温度梯度对木材中水分迁移的影响程度,该文通过试验测定了封闭马尾松木材试件在短期温度梯度作用下,木材内部温度场和含水率场的分布,含水率梯度与温度梯度比值的大小（dM/dT）及其影响因素. 试验结果表明:在短期温度梯度的作用下,木材内部的水分会从热端向冷端迁移,使冷端的木材含水率高于热端,形成方向相反的温度梯度场和含水率梯度场,且dM/dT在0.9%/℃以下;木材内温度、初始含水率和作用时间是影响dM/dT的重要因素;随着木材温度和初始含水率的增加,木材中的dM/dT越大;随着作用时间的延长,木材中的dM/dT增加.      

不同干燥预处理对杨木应拉木孔隙结构的影响

采用CO<,2>超临界干燥、冷冻干燥和常规干燥对杨木应拉木和对应木进行干燥预处理,通过干燥前后试样的形变和吸附等温线,比较不同干燥预处理对杨木应拉木孔隙结构的影响,为定量表征应拉木的微观孔隙结构提供理论依据.结果表明:经CO<,2>超临界干燥的杨木应拉木具有完好的介孔特征(孔径在2～50 nm),BET比表面积和中孔体...     

木材细胞壁超微构造的形成、表征及变化规律

细胞壁是木材的实体物质,细胞壁超微构造因纤维素大分子链复杂的排列方式而具有多样性。微纤丝和结晶区均属木材细胞壁的超微构造,其形成、表征及变化规律的研究取得了很多进展。从微纤丝和结晶区的生物形成、微纤丝角和结晶度的表征方法、微纤丝角和结晶度在木材径向及轴向上的变化规律和少数树种中微晶形态变化特点,以及细胞壁超微构造与细胞形态的相关关系进行了综述,提出微纤丝取向形成机制的研究,细胞壁各层厚度累积的过程,以及纤维素微晶形态在木材生长过程中的变化规律研究将成为新的研究热点,以期为基于细胞壁微纤丝角、结晶度和微晶形态来进行多性状的综合遗传改良和早期良种选育等提供重要的科学依据。     

梨果实生长过程中细胞壁成分的变化分析

[目的]探寻梨果实细胞壁各组分在果实生长过程中的变化趋势,为梨果实品质改良提供理论依据.[方法]通过提取“二十世纪”、“幸水”、“长十郎”3个品种梨果实的细胞壁成分,测定其木质素、纤维素、半纤维素、果胶含量.[结果]木质素含量在3个品种梨果实生长过程中均呈先增后减的变化趋势;纤维素、半纤维素含量在整个生长周期中的变化无明显规律;水溶性果胶含量递增,EDTA可溶性果胶含量从生长发育初期开始逐渐升高,其中“二十世纪”增加幅度高于其他两个品种,Na2CO3可溶性果胶含量在3个品种的生长发育过程中明显升高.[结论]木质素与梨果实成熟软化密切相关,而水溶性果胶和Na2CO3可溶性果胶含量与梨果实成熟过程呈正相关.     

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...     

Determination of the pore size of cell walls of living plant cells

The limiting diameter of pores in the walls of living plant cells through which molecules can freely pass has been determined by a solute exclusion technique to be 35 to 38 angstroms for hair cells of Raphanus sativus roots and fibers of Gossypium hirsutum, 38 to 40 angstroms for cultured cells of Acer pseudoplatanus, and 45 to 52 angstroms for isolated palisade parenchyma cells of the leaves of Xanthium strumarium and Commelina communis. These results indicate that molecules with diameters larger than these pores would be restricted in their ability to penetrate such a cell wall, and that such a wall may represent a more significant barrier to cellular communication than has been previously assumed.     

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