基于X-CT技术的木材三维孔隙结构评定与量化研究
2021-09-30耿汇泉金珲周新甲鲁佳彬李晓龙赵景尧
森林工程 2021年5期
耿汇泉,金珲,周新甲,鲁佳彬,李晓龙,赵景尧
(生物质材料科学与技术教育部重点实验室(东北林业大学),哈尔滨 150040)
0 引言
木材是一种具有典型多尺度分级结构的多孔材料,其内部构造主要是由木材基质(纤维素、半纤维素、木质素)与孔隙构成。木材内部孔隙结构的复杂性,是导致其材性具有较大变异性的主要原因,同时,复杂的微观孔隙结构亦是影响宏观导热、导电、水分迁移及力学等参数的重要因素。因此,关于木材孔隙结构特征的研究,一直被认为是国际木材科学领域研究的重点。
目前,木材孔隙结构特征的表征手段主要有:显微分析法(光学显微镜、扫描及透射电镜等)、气体吸附法、压汞法及核磁共振法[1]。其中,显微分析法是识别木材二维孔隙结构特征的通用方法,该方式可直接获得木材局部信息,但定量分析能力较差,仅能获得切片表面信息,不可获得木材体孔隙率与孔隙连通性等信息。近期相关研究有Yin等[2]、何盛等[3]和Rajagopal等[4]。
气体吸附法与压汞法均属于间接测量方式,即利用气体(CO2或N2)在毛细管中显现的毛细凝聚现象或液体(Hg)与木材基质不润湿特性,通过检测成分进入木材内部总量,间接获得木材孔隙结构信息。该方式的特点是:可获得木材整体孔隙结构信息,如孔隙率、孔体积、孔面积及孔径分布;但针对木材某一局部信息的表征能力较弱。同时,BET计算模型、连通圆柱型孔隙的假设必然导致检测结果误差。相关研究有Plötze 等[5]、苌姗姗等[6]、Zauer等[7]和Li等[8]。……
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