木材的介电弛豫和分子运动

通过对木材介电弛豫的基础理论，研究内容，研究现状和动态的归纳，向读者展示了这个研究领域的概貌，以促进我国木材工作者创造性开展这方面的研究工作，并集中讨论了木材及木材主成分的介电弛豫和分子运动，木材中吸附水的介电弛豫和分子运动。     

电磁波场中木材的介质损耗与电学性质

一、前言 湿木材是半导体。木材的损耗机构为电导和极化弛豫(磁损耗可略去)。因此,在讨论电磁波场中木材的介质损耗时,既要讨沦由电导所生产的焦耳楞次热,也要讨论由极化弛豫所产生的能量损耗。 木材是类晶体材料,它的导电性质和介电性质的表达将不同于各向同性物质,要用电导率张量和介电张量。因极化弛豫介质损耗的存在,介电张量是复张量。而且介电张量是电磁波场频率的函数,即存在色散。     

木材中吸着水介电弛豫的扩散方程及其形式解

该文根据其作者提出的关于木材细胞壁无定形区域中吸着水的介电弛豫机构模型，就木材细胞壁无定形区域中吸着水的束缚能Ｕ和活化焓ΔＨ，束缚能Ｕ和含水率Ｗ之间的相关关系，束缚能的定量表达式，吸着水的总势能等方面作了一些讨论．在此基础上，依照Ｋｉｒｋｗｏｏｄ Ｆｏｕｓ理论，从Ｓｍｏｌｕｃｈｏｗｓｋｉ方程出发，建立了描述在介电弛豫过程中，木材细胞壁无定形区域中的吸着水分子切断同木材吸着点之间形成的氢键结合进行回转取向运动的扩散方程．同时，讨论了吸着水扩散方程在特定情形下的形式解     

木材—吸附水系的Wagner介电弛豫

为了描述木材—吸附水系统的复数介电系数(ε~*)随频率(f)、含水率(φ)的变化关系,本文应用Wagner理论,假定介电弛豫时间分布函数呈Gauss型概率分布形式,得到了复数介电系数(ε~*)的表达式,以及分布参数(n)同温度(T)、含水率(φ)之间的关系,并对介电系数(ε′)、介电损耗(ε″)的计算值和实测值作了比较。结果表明:在描述木材—吸附水系统的复数介电系数方面,Wagner理论比Fr(?)hlich理论更理想;在平均弛豫时间(τ_0)的近域内,Wagner理论和Fr(?)hlich理论两者等同;在描述介电弛豫时间分布随含水率(φ)变化方面,Cole—Cole理论中参数(β)、Fr(?)hlich理论中参数(v_0/kT、Wagner理论中参数(n)三者等同。     

木材微波干燥的极化理论

微波技术的发展,引起木材工业应用微波干燥木材的重视,但目前仍处于试验生产和科学研究阶段。为了从理论上了解微波干燥木材的机理,本文应用唯象理论进行了简要的讨论。分析表明:在木材的四种极化现象中偶极子取向极化的热效应是介质损耗的主要方面。木材是一种复杂的不均匀各向异性电介质,介电系数极为复杂,文中以介电张量表示之,根据微波场中木材极化弛豫规律导出了木材介电张量随频率变化的关系,并且得到木材微波干燥发热量的一般表达式。     

木材介电系数的研究

一、引言 通过木材介电系数的研究能够了解木材分子的结构、木材与水分相互作用的机理和木材在高频电磁场作用下的行为,从而为进一步了解木材的超微结构以及为木材加工和木材电热处理提供理论根据。木材介电系数与木材含水率及木材密度相关性的知识,为非破坏性测量木材含水率和木材密度提供了有效的途径。因此在不同频率下,研究木材的     

木材—吸附水系的Frhlich介电弛豫

木材—吸附水系是一个多重弛豫时间的介电体系。木材—吸附水系的介电弛豫时间分布机构是:因水分子同木材之间形成的氢键结合能呈某种分布所致。本文应用Fr(?)hlich理论,得到了描述木材—吸附水系的介电弛豫时间分布参数v_0/kT、弛豫时间τ的值域和含水率W之间关系。计算了该系统的复介电常数和频率间变化关系,并同实测值做了比较。结果如下:①分布参数v_0/kT随着含水率W的增加而减小,这表明势垒H的宽度分布愈来愈窄;②介电损耗峰值ε″_m的计算值和实测值十分吻合;③介电常数ε′的计算值和实测值一致,但,在高频域内介电损耗ε″的计算值和实测值稍有偏离。     

2450MHz频率下含盐凝胶琼脂的介电特性

本文通过对水分含量９９％的含盐琼脂（盐浓度：０．１,０．２,０．３,０．４,０．５,１,１．５,２）的介电特性值测定,研究了在１０～７５℃范围中盐浓度对高水分凝胶琼脂在介电特性所产生的影响,并进一步讨论了食品微波加热中,采用含盐琼脂在介电性质上对真实食品进行模拟的可能性,扩大在液晶感温法进行食品内温度分布研究的适用范围。     

2450MHz频率下含盐凝胶琼脂的介电特性

本文通过对水分含量９９％的含盐琼脂（盐浓度：０．１,０．２,０．３,０．４,０．５,１,１．５,２）的介电特性值测定,研究了在１０～７５℃范围中盐浓度对高水分凝胶琼脂在介电特性所产生的影响,并进一步讨论了食品微波加热中,采用含盐琼脂在介电性质上对真实食品进行模拟的可能性,扩大在液晶感温法进行食品内温度分布研究的适用范围。     

木材介质损耗参数的研究

本文在60 kHz—100 MHz频率范围,对绝干至水分饱和的我国东北八种常用木材的介质损耗参数tgδ和e″进行了测量,结果如下:①tgδ和ε″随频率而变化,而且含水率不同,色散曲线的变化形式和程度也不同;②在给定频率下,tgδ因含水率W的升高而增大,并且tgδ—W曲线在单层吸附水、多层吸附水和自由水三个含水率范围的变化形式和程度不同;③木材介质损耗参数随木村密度(ρ)而增大,ε″与ρ呈紧密的线性正相关,tgδ与ρ呈微弱的正相关;④通常,木材的轴向介质损耗参数大于径向和弦向者,径向与弦向之间略有差异。在实验的基础上,分析了频率、含水率、密度和纹理方向对木材介质损耗参数的影响机理。     

臭氧抑制木材表面光化降解的机理

本文用臭氧溅射椴木单板表面,结果表明:实施这种处理后的木材表面形成一层高氧层(氧含量高于素材),在紫外光的辐射下,集聚在该层中的臭氧也将参与木材表面的自由基反应,这大大减少了原来素材表面的氧参与自由基反应的机会,进而达到抑制木材表面光化降解之目的。     

木材真空-浮压干燥过程中自由水迁移特性

该文以马尾松为试验材料 ,通过对真空 浮压干燥中木材内部温度场、湿度场随压力浮动频率变化的试验研究 ,总结出木材在真空 浮压干燥过程中内部自由水迁移的基本规律 ,并对水分迁移的机制与驱动势进行了分析 .试验结果和理论分析显示 ,在真空 浮压干燥过程中自由水的输运由两部分完成 ,一部分为毛细管压力下液体的团块迁移 ;另一部分为在压力梯度下 ,由于压力波动而引起自由水的蒸发或沸腾后所产生的水蒸气的迁移 ,且后者在自由水的迁移过程中占主导地位 .     

利用核磁共振自由感应衰减曲线测定木材含水率

为定量测定木材含水率,以水分子中的质子为探针,利用核磁共振技术探究木材内部水分的变化情况。通过对胡桃木、红橡木和水曲柳解吸过程中,水分变化的核磁共振自由感应衰减曲线（FID）进行分析,发现木材的含水率与核磁共振的FID信号量高度线性相关,相关系数均超过0.99;因此,可以通过建立含水率与核磁共振FID信号的标准曲线实现木材含水率的核磁共振定量测量。同时,可以根据绝干木材的核磁共振FID信号量比较不同材种基本密度的大小。      

落叶松、桦木和柞木木材表面的润湿性

测定了水和水性高分子异氰酸酯的主剂对落叶松、桦木和柞木表面的接触角，并通过测量不同表面张力的液体对落叶松、桦木和柞木材表面的接触角，推算出落叶松、桦木和柞木木材表面的自由能。结果表明：水和水性高分子异氰酸酯的主剂对桦木的接触角最大，同时计算得的桦木表面的自由能最低，说明在这3种木材当中，桦木的润湿性最差。通过柞木和落叶松的接触角的测定和表面自由能的计算可以看出：柞木和落叶松木材的表面润湿性相差不是很大，落叶松比柞木的润湿性稍好一些。对落叶松、桦木和柞木木材的径切面的胶合性能进行了研究，结果表明：柞木的常态压缩剪切胶合强度比桦木的略大一些，3种木材当中落叶松的常态压缩剪切胶合强度最低。     

木材热导率内在规律的理论研究

依据导热与导电宏观规律的相似性,应用类比推导出木材径向热导率是孔隙率函数的数学表达式 孔隙率越大,热导率越小 这一结论无论与机理分析、或是与实验验证都是一致的 应用该表达式计算出20种木材径向热导率,理论值最大误差不超过12%,平均误差在5%以内     

二氧化硅/木材复合材料的应力松弛

为弄清二氧化硅/木材复合材料中二氧化硅与木材的结合方式及粘弹性等性质,通过应力松弛方法研究该复合材料的应力松弛特性。结果表明:二氧化硅/木材复合材料的应力松弛量比未处理材小,并且随着增重率的增加,应力松弛量减小。加硅烷偶联剂法制备的二氧化硅/木材复合材料的应力松弛量比直接溶胶-凝胶法制备的小,表明加硅烷偶联剂法制备的二氧化硅/木材复合材料,二氧化硅无机体与木材有更多的结合,内部结合力更大。二氧化硅/木材复合材料的应力松弛过程中的表观活化能(ΔE)比未处理材大,并且随着增重率的增加,表观活化能增加。未处理材ΔE为19.50 kJ/mol,直接溶胶-凝胶法制备的增重率为12.63%、28.00%、90.29%的二氧化硅/木材复合材料的ΔE分别为22.95、25.31、29.06 kJ/mol;而加硅烷偶联剂法制备的增重率为8.08%、20.69%、89.27%的二氧化硅/木材复合材料的ΔE分别为23.21、26.01、29.82 kJ/mol。表明二氧化硅/木材复合材料在应力松弛过程中需要克服的能量增加。随着增重率增加,热力学量活化焓增大。      

木材弦向导温系数的理论推导

从木材的化学组成和微观结构出发,应用统计热力学原理和类比推理方法,从理论上研究和推导木材弦向导温系数的理论表达式。应用该表达式计算28种木材的弦向导温系数,并与同条件下的试验值相比较,理论计算的最大误差为12.9%,平均误差为8.3%。     

木材径向导温系数数学模型

将木材的细胞结构简化为一个中空的细长圆柱形模型,应用统计热力学原理和类比推理方法推导木材径向导温系数的表达式.利用该表达式计算23种木材的径向导温系数,并与相同条件下的试验数值进行比较,得到的最大理论误差为14%,平均误差为5.9%.