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[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
仲翔 张少军 马尔妮
【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。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
王瑜瑶 马尔妮
【目的】探究水分所引发的木材细胞壁孔隙结构变化，并与微波处理、脱木质素处理等预处理方法进行比较，为木材改性提供科学依据。【方法】将20 mm（径向）×20 mm（弦向）×5 mm（轴向）的杨木和杉木试材分别通过泡水1 h和1个月的方法进行水分处理，在500 W条件下微波处理18 min，在酸性条件下使用亚氯酸钠脱除试材中部分木质素。通过扫描电子显微镜和氮气吸附测试表征处理材的细胞壁微观形貌与孔隙结构，比较不同处理方法对细胞壁厚度、比表面积、孔径分布及孔体积等的影响。【结果】水分处理后，杨木和杉木的细胞壁增厚，水分处理1 h试材的比表面积分别从1.535和1.154 m~2/g增加到2.488和2.336 m~2/g，水分处理1个月的试材比表面积进一步增加到2.822和2.940 m~2/g。水分处理杨木试材在微、介孔范围内形成新的孔隙（造孔），且存在孔径增大（扩孔）现象。对于水分处理杉木试材，处理时间较短时其微孔范围内孔体积变化主要表现为扩孔效应，随着时间增加同时具有造孔和扩孔现象。在介孔范围中由于水溶性抽提物的脱除产生较大孔隙，并导致孔径的重新分布。微波处理杨木和杉木试材的细胞壁厚度和比表面积变化同与水分处理类似，处理后杨木试材中产生部分微孔，且杨木介孔及杉木孔径分布都表现为扩孔。脱木质素处理杨木和杉木的细胞壁厚度分别减少了1.79%和0.53%，但比表面积均增加，杉木试材中的微孔增加，其他孔径分布变化均因扩孔所致。【结论】水分处理能够改变木材细胞壁孔隙结构，杨木和杉木泡水1 h和1个月的作用效果与质量损失率分别为1.29%和3.33%的微波处理，以及脱除率分别为10.94%和8.06%的脱木质素处理相当，并且具有独特的孔径分布变化规律。3种处理方法由于作用机理不同，增大孔体积的方式在不同树种的不同孔径范围内不尽相同。本研究为选择科学高效的木材预处理方法提供了参考。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
王凯清 周子懿 马尔妮
【目的】为进一步分析木材细胞壁与水分之间的相互作用，探究了糠醇改性前后木材细胞壁在典型水分状态下物理环境（孔隙）的变化规律和细胞壁水分的结合状态。【方法】以速生青杨为研究对象，利用糠醇改性改变木材细胞壁水分存在的物理环境，分别利用扫描电镜、激光共聚焦显微镜、傅里叶红外光谱和氮气吸附法考察绝干状态下改性材的微观形貌、改性剂分布、官能团和孔隙结构，并利用差示扫描热孔计法和二维低场核磁共振技术分析低湿、气干、高湿和纤维饱和状态下改性前后木材细胞壁物理环境的变化规律以及细胞壁水分的结合情况。【结果】糠醇改性后木材的质量增长率、体积增长率分别为35.1%和12.6%，并伴随细胞壁增厚现象。改性后木材细胞壁的比表面积和孔体积分别降低了29.9%、35.3%，糠醇树脂堵塞了木材细胞壁的部分孔隙。从低湿状态到纤维饱和状态，未处理材和改性材孔体积均呈现增加趋势，未处理材细胞壁孔径分布极大值从3.41 mm~3/g增加到5.65 mm~3/g，增加了65.7%，糠醇改性材细胞壁孔径分布极大值从2.99 mm~3/g增加到4.63 mm~3/g，增加了54.9%。在不同水分状态下，糠醇改性材的细胞壁孔体积均低于未处理材，并且在高湿环境下，水分对木材细胞壁孔体积影响更加明显。随着相对湿度升高，未处理材和糠醇改性材的含水率都增加，但是糠醇改性材含水率低于同等条件下的未处理材，吸湿性降低。含水率增加，未处理材和糠醇改性材细胞壁水分T_1/T_2值降低，水分移动性增加。糠醇改性材中两种细胞壁水分的T_1/T_2值远高于未处理材，进一步说明糠醇改性改变了木材细胞壁的物理环境，限域空间束缚增加使得水分子移动性降低。【结论】经糠醇改性后，糠醇树脂进入木材细胞壁并发生原位聚合，造成在绝干、低湿、气干、高湿、纤维饱和状态下，改性材细胞壁孔体积均低于未处理材，并且在高湿度状态下，孔体积表现出更大的增长率。物理环境的变化造成木材细胞壁容纳水分的空间减少，同时，水分子受到细胞壁的物理束缚增加，移动性降低。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
马尔妮 王瑜瑶 李京予 仲翔
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。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
吕卫军 薛崇昀 曹春昱 张勇
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。
关键词：
木素分布 测定方法 标记方法
[期刊] 林业科学
[作者]
郭明辉 赵西平
讨论小径木白桦锯材在连续加热和间歇加热方式下含水率的变化规律。结果表明:小径木白桦锯材的干燥速率在含水率15%以后明显降低,前期干燥过程锯材的干燥速率比后期的高2~3倍;间歇加热方式有利于内部水分向外扩散,间歇时间对干燥速率的影响很小;干燥过程中锯材厚度方向上的含水率梯度呈不对称分布,这与小径木的心材占较大比例有一定关系;间歇加热减少了锯材内含水率梯度的变化值,同时减少了应力的产生,从而提高了干燥质量。
关键词：
小径木 白桦锯材 加热方式 含水率
[期刊] 林业科学
[作者]
张钟光
为将控制工程理论中的系统辩识方法应用于木材干燥技术 ,本文建立起在进行百度试验时沿厚度方向木材含水率场随时间变化的数学模型并求出其数学解。这一数学解表述了在百度试验条件下木材初含水率、干燥时间、即时含水率和相应的扩散系数之间的动态函数关系。据此 ,可以通过试验的方法得到在此条件下不同树种木材水分在不同含水率条件下的扩散系数 ,从而为制定木材干燥基准给出必要的数据。本文试图为用控制工程理论研究木材干燥技术提供一条新的思路
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
李贤军 蔡智勇 傅峰 周永东
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。
关键词：
X射线扫描 含水率分布 微波干燥
[期刊] 林业科学
[作者]
郝晓峰 吕建雄 俞昌铭 蒋佳荔 江京辉
针对X射线法计算木材含水率的算法进行理论推导及试验研究。首先,介绍X射线法测量木材密度的基本原理;其次,引入多孔材料容积密度的概念,量化分析木材各相(细胞壁物质与水)在体积变化情况下的容积密度,推导出以纤维饱和点为分界线的含水率计算公式;最后,以杉木为试验材料,利用X射线剖面密度仪测量干燥过程中试样密度的经时变化数据。基于这些密度数据,分别采用Cai计算方法与容积密度计算方法计算木材干燥过程中的含水率分布;同时,以传统切片法测量的含水率分布为对照组,将三者之间得到的含水率分布进行比较。结果表明:在整个含水率范围内,容积密度计算方法计算的含水率与切片法测得的含水率之间无显著性差异;当含水率在纤维...
[期刊] 林业科学
[作者]
吕嘉莉 涂登云 胡传双 王先菊 王清文 周桥芳
【目的】构建木材控制容积干缩模型，采用X射线法测量木材剖面密度，计算含水率分布，为科研和生产测定木材含水率及其分布提供技术支撑。【方法】将绝干前木材沿厚度方向划分控制容积，引入木材全干干缩率参数并依据木材干缩原理计算绝干后木材控制容积厚度，利用木材剖面密度确定控制容积密度，完整构建求解绝干前木材控制容积含水率计算模型。模型中绝干前木材控制容积含水率、绝干后木材控制容积厚度和密度等变量高度耦合，通过开发迭代算法并在Matlab软件中编制计算程序求解以上变量，该算法以绝干后木材实际厚度为约束条件不断修正木材全干干缩率，有效避免因全干干缩率引入值与真实值偏差带来的计算误差。同时，开展毛白杨木材对流干燥试验，利用本研究方法测算不同干燥阶段木材含水率分布，并与木材实际平均含水率（称重法）以及假设木材厚度方向均匀干缩法测算的含水率分布进行对比分析。【结果】本研究方法测算的木材平均含水率与称重法测量的木材平均含水率非常接近，二者相关系数的平方（R2）在0.999 2以上。本研究方法与均匀干缩法相比，在FSP（纤维饱和点）以上时2种方法测算的木材含水率分布一致；在FSP以下时本研究方法测算的木材含水率在试件表层相对较低、芯层相对较高，芯、表层含水率梯度较大。木材分别干燥45、69和134 h时，本研究方法测算的芯、表层木材含水率差分别为22.61%、15.65%和5.58%，均匀干缩法测算的芯、表层含水率差分别为18.06%、11.51%和4.27%,2种方法的绝对偏差分别为4.55%、4.14%和1.34%，差异较明显。相比均匀干缩法，干燥时间为45、69和134 h时，本研究方法测算的木材含水率分布其精度分别提高3.80%、6.00%和4.04%。【结论】本研究构建的控制容积干缩模型充分考虑含水率分布引起的非均匀干缩，可弥补均匀干缩法假设木材均匀干缩的不足，提高木材含水率分布测算精度，为木材含水率分布的动态检测提供一种有效的技术手段。
[期刊] 中国林业科学研究院
[作者]
董梦妤
开展古建筑和出土饱水木材的测年、树种识别及其细胞壁结构变化机理的研究,将为揭示木材背后的文化及社会背景提供科学依据,同时也将为古建筑和出土饱水木材的加固与保存技术的发展提供重要科学基础。本论文分别以山西12座古代木结构建筑中41份木构件的木材样品作为地上木质遗存的代表,并以浙江良渚遗址群3个代表性遗址出土的79份饱水木质文物的木材样品作为地下木质遗存的代表,通过放射性同位素分析与木材树种识别技术,阐明山西古代木结构建筑和浙江良渚遗址群木质器物的基本用材原则,并通过木材细胞壁微观构造与化学结构研究,揭示不同
[期刊] 林业科学
[作者]
蔡则谟
海口地区的木材平衡含水率蔡则谟（中国林业科学研究院热带林业研究所广州５１０５２０）关键词木材平衡含水率，海口研究各气候区的木材平衡含水率（Ｗｅ）对木材干燥有重要意义，自５０年代以来，华东、华北、东北、西南、西北及中南等地区的有关单位在这方面做了许多工...
关键词：
木材平衡含水率,海口
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
秦瑞霞 徐华东 陈能志 甄宗霖 魏解东
【目的】研究木材含水率与介电常数的关系，构建含水率介电模型，为精准监测活立木的含水率提供基础数据和依据。【方法】以白桦、椴树、冷杉、水曲柳为研究对象，使用宽频介电谱仪测得不同含水率下木材介电谱，分析频率/含水率变化对木材介电常数的影响规律。在1 Hz～10 MHz频段内运用多种回归模型分析含水率与介电常数的关系，优选适合用于木材含水率检测的频段和频率点，在优选频率下利用线性、二次多项式与三次多项式函数构建含水率与介电常数的关系模型，评价并验证模型。研究不同树种含水率预测模型的差异与机理。【结果】在1 Hz～10 MHz频段内，1.3～10 MHz频段为测量木材介电常数的较理想频段，10 MHz是研究木材介电常数与含水率关系的最佳频率点。在最佳频率点上（10 MHz）采用二次多项式数据拟合构建的木材含水率介电模型，拟合优度高。模型验证得到4种木材含水率实测值和拟合值的决定系数R~2均高于0.95，均方根误差RMSE均低于0.14，相对分析误差RPD均高于2.5。不同树种有不同的介电模型，这主要与木材密度有关。【结论】介电谱可直观反映不同频率和含水率下木材的介电特性，在特定频率下，木材介电常数随含水率的增大而增大。木材含水率介电模型具有较高的稳定性和良好的预测能力，在对测量精度要求不高时密度相近的树种可采用相同的含水率介电模型。
关键词：
木材 含水率 介电谱 介电常数 介电模型
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
蒋佳荔 吕建雄
该文研究了不同含水率平衡态下杉木人工林木材的动态粘弹性质.测定的温度范围为-120~40℃,频率范围为0·5~10Hz.结果表明:①随着含水率增加,木材的贮存模量随温度升高而降低的程度增大.②在测定温度范围内观察到两个力学松弛过程,较高温度域的α力学松弛过程是由低分子量的半纤维素发生玻璃化转变引起的;低温域的β力学松弛过程是基于木材细胞壁无定型区中伯醇羟基的回转取向运动与吸着水分子的回转取向运动两者叠加而成.③力学松弛过程的损耗峰温度随着含水率的增加而降低,随着测量频率的增加而向高温方向移动.④力学松弛过程的表观活化能随着含水率的增加而减小.
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
蔡英春 陈广元 艾沐野 孙怀发
该文以兴安落叶松为研究对象,探讨了试件锯解时因摩擦热造成的水分损失,试件在烘箱中烘干时间过长而产生的热分解,试件带热称重时重量传感器的温度效应等因素对采用称重法检测木材含水率的测量精度的影响;试验获得了相应的修正公式,对多片试件平均含水率的传统计算法进行了修正.研究表明:锯解时木材水分损失对称重法测量精度的影响程度随含水率升高而增大;过长时间在烘箱中的热分解,带热称重时重量传感器的温度效应等对称重法测量精度除极精确的研究外,可以忽略.
关键词：
含水率检测 称重法 测算精度
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