三种针叶树材单根管胞形态与拉伸性能

选取杉木、白皮松、日本落叶松三种针叶树材为研究对象,探究并比较位于不同生长轮的单根管胞的形态参数及拉伸力学性能.结果表明,三种针叶树材的管胞长度、宽度、长宽比及拉伸强度、弹性模量、断裂伸长率基本符合随生长轮增加而增大的变化规律;杉木管胞的长度、宽度最大,日本落叶松晚材第9生长轮的管胞具有最佳的拉伸性能.方差分析表明,杉木和白皮松的第3生长轮与其他生长轮的管胞形态具有显著性差异(P<0.05).杉木、日本落叶松的第3生长轮与其他生长轮的管胞拉伸力学性能具有显著性差异(P<0.05),而白皮松各生长轮间的拉伸力学性能没有显著性差异.研究结果为人工林木质纤维的高效利用及建筑用材提供依据.     

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。     

基因工程改良木材性质研究进展

随着我国木材产量难以满足日益增长的木材需求,人工林在缓解国内木材市场供需矛盾上发挥着越来越重要的作用。我国人工林面积居世界首位,但木材性质较差,限制了其应用范围,培育性质优良的人工林木材具有重要意义。利用基因工程技术可以从源头有效提高人工林木材的性质,进而提高木材质量,在有限林地上实现资源的高效利用。本文综述基因工程技术对人工林木材化学、构造及其物理力学性质的影响,以期为人工林木材性质基因工程改良的研究和应用提供参考。基因工程改良对木材化学组成的影响主要体现在木质素含量和木质素单体比例、纤维素和半纤维素及其他化学成分的变化上,选择不同的目的基因将对木材化学组成产生不同的影响,其中利用基因工程降低木材木质素含量的研究最为活跃。基因工程改良对木材构造的影响主要体现在细胞形态和微纤丝取向的变化上,现有研究表明通过基因工程改良能有效提高人工林木材纤维质量,进而提高纸浆质量,而且基因工程改良还会对木材微纤丝角产生影响;木材细胞形态和微纤丝角的改变会引起材性的变化,为通过基因定向改变木材细胞形态或微纤丝角,进而达到人工林木材材性改良的目的提供了思路。基因工程改良对木材的物理力学性质也具有显著影响,已有研究发现多种目的基因可对木材密度、干缩湿胀率和木材强度等产生影响。目前,有关人工林木材性质基因工程改良的研究仍处于初级阶段,尚有一些问题需要进一步解决,建议今后的研究重点可从以下3方面展开:1)转基因植株细胞壁的物质形成受到精细的时空调节,因此应考虑时间和环境因素对基因工程改良木材所造成的影响,深入研究基因工程改良木材优良性质的稳定性,探索有利于基因稳定表达的培育环境和措施;2)虽然基因工程改良会对木材化学、构造及其物理力学性质等造成影响,但是木材性质经同一种基因改良后变化程度有差异,因此有必要寻找能稳定遗传的基因并提高基因表达水平的方法;3)基因工程改良木材基础性质的研究还远远不足,需要重点研究基因工程改良人工林木材化学组成、构造及其物理力学性质等方面的变化,寻找能稳定改善木材性质的基因,建立一个完整可靠的基础数据库。     

动态力学分析技术在木材科学研究领域的应用

动态力学分析技术(DMA)通过材料的结构和分子运动状态表征材料的力学性能。木质材料的力学性能本质上是分子运动状态的反映,利用DMA可以架构其结构与性能之间的关系,获得木质材料的结构、分子运动及其转变等重要信息。分别总结了DMA在实体木材和木质复合材料中的应用:围绕实体木材,综合评述了DMA在分析木材材性、软化行为、机械吸湿效应以及早期腐朽程度方面所取得的研究进展;针对木质复合材料,重点介绍了DMA在分析其阻尼性能、胶合性能、界面相容性能和耐老化性能等方面的应用。建议今后的研究重点从以下3个方面展开:1)考虑到实体木材自身组织结构的复杂性以及易受环境影响等特点,采用DMA分析仪不同的载荷类型和形变模式进行组合测试,在一定温湿度场中系统研究实体木材的材性与软化行为和机械吸湿效应的关系。2)利用DMA分析仪的单纤维拉伸模式,探索单根纤维(管胞、木纤维细胞)的黏弹行为,进一步明晰木质材料微观黏弹性能的响应机制。3)联用振动光谱(红外光谱或拉曼光谱),实现同步实时观察木质材料形变过程中组成分子的化学键或官能团的变化及响应,进而从分子水平揭示木质材料的形变规律。     

压制工艺对齿板节点受力性能影响

为了研究压制工艺对齿板节点受力性能的影响,选取荷载平行于木纹以及齿板主轴方向的AA构型齿板节点为研究对象,采用不同的压制速度和压缩率,制作了9组共45个试件。通过节点抗拉试验,得到了齿板节点的破坏特征及不同压制工艺下的板齿极限承载力。结果表明,压制速度对齿板节点的受力性能影响不显著,压缩率对齿板节点受力性能影响显著,为了提高齿板节点的受力性能,宜采用较小的压缩率压制齿板节点。笔者研究结果对于轻型木桁架的生产具有指导意义,且有助于轻型木桁架及轻型木结构的国产化。     

利用SilviScan-3测定实心瓜多竹微纤丝角

实心瓜多竹(Guadua amplexifolia)隶属于瓜多竹属(Guadua),丛生,是南美洲主要栽培竹种之一,广泛分布于哥伦比亚、厄瓜多尔、巴西、阿根廷等国,竹材基部实心,高25m,径15cm左右,是较好的建筑用原料,耐短期零度低温,适应我国热带、南亚热带或中亚热带与南亚热带过渡区的气候条件(邹跃     

利用SilvilScan-3测定瓜多竹气干密度

利用SilviScan-3测定了瓜多竹竹材的气干密度,并与常规方法的测定值进行了比较分析,以揭示瓜多竹气干密度的变异规律。SilviScan-3和常规方法测定值差异不显著,也具有较强的线性相关性,决定系数(R2)为0.90。SilviScan-3测定的瓜多竹气干密度平均值为0.520 g.cm-3,分布范围为0.239~1.165 g.cm-3;常规方法测定的平均值为0.604 g.cm-3,分布范围为0.450~0.983 g.cm-3。与常规方法相比,SilviScan-3能连续、快速测定,更适合用于研究竹材气干密度的径向变化。按SilviScan-3方法测定结果,瓜多竹气干密度纵向变化规律为:基部小于中部,中部小于稍部;从竹壁内壁到竹壁厚度1/3处,气干密度缓慢增加,自竹壁厚度1/3处至竹壁外壁,气干密度增加幅度较大。     

人工林木材材性预测研究进展

为解决人工林定向培育与木材加工利用相脱节的状况,木材材质预测逐渐成为人工林培育科学与木材科学领域研究的中心问题之一.系统地总结了人工林木材材性预测的方法,通过分析比较各种预测方法,以期对我国人工林木材材性预测的深入开展起到一定的借鉴意义,更好地用于指导人工林定向培育和木材加工利用.     

1JHG-18型秸秆粉碎还田旋耕机的研制

江苏省徐州市农机技术推广站自行研制开发的1JHG-180型秸秆粉碎还田旋耕机,是一种将秸秆粉碎还田和旋耕作业结合在一起的双轴复合作业机械.     

木材蠕变模拟研究概述

综述树种和材性变异、应力水平、温度、含水率等因素对木材蠕变的影响,介绍分析含水率稳定和变化条件下木材蠕变模拟预测等方面的研究进展情况.我国木材蠕变特别是木材的机械吸附蠕变研究尚缺乏系统性,应综合考虑不同的影响因素对木材蠕变进行充分研究,以建立不同条件下木材蠕变预测的模型,为国内木材蠕变研究及木结构建筑的安全和可靠性设计提供基础.