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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。

关键词：木材科学与技术超微构造形成表征方法变化规律综述

水分对木材细胞壁孔隙结构影响研究进展

[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。

关键词：木材孔隙细胞壁木材水分孔隙结构孔隙表征

基于糠醇改性的木材细胞壁孔隙变化对水分的影响

[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。

关键词：木材细胞壁木材水分相互作用糠醇改性孔隙结构

不同预处理方法对木材细胞壁孔隙结构影响

[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。

关键词：木材水分细胞壁孔隙微波处理脱木质素处理

木素分布的测定方法及其在木材细胞壁中的分布

[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

强化复合木材细胞壁的纳米压痕测试分析

[期刊] 北京林业大学学报 [作者] 林兰英傅峰

通过纳米压痕测试技术,测定和分析了未处理材和经硅溶胶强化处理的复合木材细胞壁层面的力学性能和弹塑性,以及硅溶胶的存在位置对强化复合木材细胞壁微观力学性能的影响。结果表明:1)浸渍强化处理工艺可以使硅溶胶进入木材细胞壁,使得强化复合木材细胞壁的弹性模量和硬度达到18.64和0.64GPa,分别比未处理材提高59%和31%;2)控制改性处理工艺,可以得到改性细胞壁和既有改性细胞壁又有填充细胞腔2种改性形式的强化复合木材,并且2种改性形式下细胞壁层面上的弹性模量和硬度没有显著差异,证实了细胞腔填充对细胞壁层面的力学性能没有影响;3)复合木材细胞壁形貌表征和力学测试曲线表明,硅溶胶强化处理后的复合木材...

关键词：复合木材细胞壁纳米压痕

木材细胞壁结构及其流变特性研究进展

[期刊] 林业科学 [作者] 李安鑫吕建雄蒋佳荔

木材流变学主要研究木材在应力/应变、温度、湿度等条件下与时间因素有关的变形规律和机制,以研究木材的黏弹性为主要内容。木材发生形变时,其实质承载结构是细胞壁,细胞壁的壁层构造和化学组分对其黏弹行为有显著影响,深入了解木材细胞壁结构及黏弹性质对于实现木纤维/塑料复合材料和制浆造纸工艺的高效设计具有重要意义。本文围绕木材细胞壁S2层超微构造和细胞壁化学组分2个方面对细胞壁结构进行阐述,归纳S2层微纤丝角和化学组分对木材细胞壁黏弹行为的影响规律,并从分子水平上解释其作用机制,总结动态力学分析技术和纳米压痕技术在研

关键词：木材细胞壁结构黏弹性流变学

古建筑和出土饱水木材鉴别与细胞壁结构变化

[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

关键词：古建筑木构件饱水木质文物树种及用材原则细胞壁微观构造细胞壁化学结构

基于扫描热显微镜的木材细胞壁导热特性

[期刊] 林业科学 [作者] 徐德良徐朝阳丁涛张洋王思群

【目的】基于扫描热显微镜(STh M)对木材细胞壁横切面和径切面进行扫描,研究木材微观尺度的导热特性,以获得木材细胞壁微观组成和构造对导热特性的影响机制。【方法】使用钻石刀对北美红栎试样进行显微切片以获得足够光滑的试样表面,制备符合扫描热显微镜和显微拉曼光谱测试要求的试样。采用扫描热显微镜的热传导对照模式对北美红栎纤维细胞区进行扫描成像。【结果】STh M测试结果表明,STh M探针在横切面对木材细胞壁进行扫描时,细胞壁胞间层和角隅区域的STh M探针电流强度明显低于S2层,即细胞壁胞间层和角隅区域的导热

关键词：木材细胞壁导热特性扫描热显微镜共聚焦显微拉曼光谱

金佛山方竹细胞构成、形态及细胞壁层构造变异性

[期刊] 北京林业大学学报 [作者] 刘文娟王滔赵福泽林剑

【目的】为探究金佛山方竹细胞构成、形态及其细胞壁层构造特征，揭示其随竹龄、竹秆轴向部位的变化规律以及与环境气候因素的相关性，从而丰富其基础解剖数据，促进金佛山方竹秆材资源的高值化利用。【方法】以1～5年生金佛山方竹天然植株为研究对象，采用传统切片法和富兰克林离析法制得永久横纵切片和离析单根纤维，通过光学显微镜和场发射扫描电镜观察并测量其组织比量、维管束、纤维细胞、基本组织薄壁细胞以及细胞壁壁层结构等特征。【结果】金佛山方竹基本组织占比（体积比）最大，为56.16%～65.92%；纤维组织占比次之，为27.69%～34.18%；输导组织占比最小，为6.40%～9.85%。维管束类型为开放型和半开放型，维管束密度、径向宽度和弦向宽度随竹龄、竹秆轴向变化差异均显著，宽度径弦比几乎一致，介于1.2～1.3之间。纤维细胞长度在1.7～2.1 mm之间，长宽比为110～133，属于长纤维等级。薄壁细胞形态多样，存在显著的竹壁径向差异。纤维细胞次生壁层数为奇数层，最高达9层，呈现出宽窄交替的特征；薄壁细胞次生壁层数也为奇数层，最高达9层，每层厚度近似相等，呈现出松紧相间的特征。竹壁不同位置的细胞壁层数存在差异性，但细胞壁最高层数随竹龄与竹秆轴向部位变化差异不显著。年平均降水量显著影响金佛山方竹的输导组织比量，呈负相关关系；气温显著影响维管束尺寸和薄壁细胞次生壁厚，前者呈负相关关系，后者呈正相关关系。【结论】金佛山方竹显微构造特征在竹龄和竹秆轴向部位两个变化模式下存在一定的构造差异性，但没有明显变化规律，3～4年生金佛山方竹显微构造特征相对趋于稳定。此外，环境气候因素与金佛山方竹解剖构造特征均存在一定的相关性，且与输导组织比量、维管束尺寸和薄壁细胞次生壁厚等存在显著相关性。

关键词：金佛山方竹显微构造竹龄竹秆纤维细胞薄壁细胞

木质素基因调控对木材细胞壁化学组分与微观结构影响的研究进展

[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版) [作者] 刘苍伟苏明垒王玉荣赵荣军

木质素是木材细胞壁的第2大化学组分,对树木新陈代谢和生长发育具有重要作用,但木质素的存在阻碍了木材资源作为木质纤维材料的利用。文章分别详细阐述了木质素基因调控对木材细胞壁组分和组织细胞微观结构两方面影响的研究进展,以期为优质速生人工林的选育和培育提供科学理论依据,并在前人研究成果的基础上进行了展望。

关键词：木质素基因调控木材化学组分微观结构

不同含水率状态下木材细胞壁孔径分布变化

[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。

关键词：木材水分细胞壁孔径分布氮气吸附法热孔计法

化学成分对木材细胞壁纵向弹性模量和硬度的影响

[期刊] 北京林业大学学报 [作者] 王传贵江泽慧费本华余雁张双燕

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%。

关键词：纳米压痕细胞壁半纤维素木质素弹性模量硬度

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