栓皮櫟軟木動態黏彈性研究

2023年12月2日發(作者：漢堡包的簡筆畫)

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林業工程學報，２０２０，５（３）：５９－６５ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤＯＩ：１０．１３３６０／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９６－１３５９．２０１９０７０３７栓皮櫟軟木動態黏彈性研究畢俊杰，王慶國，吳世謙，宋孝周?（西北農林科技大學林學院，陜西楊凌７１２１００）摘　要：軟木是從栓皮樹上采剝的樹皮，是一種天然可再生的生物質材料。通過對軟木的動態黏彈性進行研究，可以揭示許多關于軟木材料結構和分子運動的相關信息。本試驗主要運用動態力學分析技術研究了栓皮櫟軟木的動態黏彈性，并和國外栓皮櫧軟木進行了對比。結果表明：在不同測試頻率條件下，再生栓皮櫟軟木的儲能模量（Ｅ′）均隨溫度升高而呈現降低趨勢，損耗因子（ｔａｎδ）曲線主要出現了３個明顯的損耗峰，對應的３個損耗過程分別由軟木脂無定形區發生玻璃化轉變、軟木中有關成分發生熔融和吸著水的損失、纖維素和半纖維素發生熱軟化或降解所引起。再生栓皮櫟軟木分別沿軸向、徑向和弦向進行拉伸測試時，Ｅ′、損耗模量（Ｅ″）和ｔａｎδ曲線的變化趨勢基本一致，但在相同測試溫度下，Ｅ′和Ｅ″在３個方向存在明顯差異。在本試驗條件下，栓皮櫟和栓皮櫧軟木存在不同溫度的損耗峰，主要表現為初生和再生栓皮櫟軟木的ｔａｎδ曲線分別在－１０和－１９℃出現一個損耗峰，而再生栓皮櫧軟木對應的損耗峰出現在１４℃。關鍵詞：栓皮櫟軟木；動態黏彈性；儲能模量；損耗模量；損耗因子中圖分類號：Ｓ７８１．３　　　　　文獻標志碼：Ａ　　　　　文章編號：２０９６－１３５９（２０２０）０３－００５９－０７開放科學（資源服務）標識碼（ＯＳＩＤ）：ＳｔｕｄｙｏｎｄｙｎａｍｉｃｖｉｓｃｏｅｌａｓｔｉｃｉｔｙｏｆｃｏｒｋｆｒｏｍＱｕｅｒｃｕｓｖａｒｉａｂｉｌｉｓＢＩＪｕｎｊｉｅ，ＷＡＮＧＱｉｎｇｇｕｏ，ＷＵＳｈｉｑｉａｎ，ＳＯＮＧＸｉａｏｚｈｏｕ?（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙ，ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＡ＆ＦＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｇｌｉｎｇ７１２１００，Ｓｈａａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＣｏｒｋｉｓｔｈｅｂａｒｋｍａｉｎｌｙｆｒｏｍＱｕｅｒｃｕｓｖａｒｉａｂｉｌｉｓｉｎＣｈｉｎａａｎｄＱｕｅｒｃｕｓｓｕｒｂｅｒｉｎＥｕｒｏｐｅａｎｄＡｆｒｉｃａ．Ｉｔｉｓａｌｓｏａｎａｔｕｒａｌｒｅｎｅｗａｂｌｅｂｉｏｍａｓｓｍａｔｅｒｉａｌｗｉｔｈｍａｎｙａｐｐｒｅｃｉａｔｅｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｓｕｃｈａｓｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ，ｌｏｗｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ，ｌｏｗｔｈｅｒ?ｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ，ｓｏｕｎｄａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ，ｈｅａｔｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ，ｗｅａｒ?ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｅｍａｉｎｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｃｏｒｋｉｓｓｕｂｅｒ，ｌｉｇｎｉｎ，ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓａｎｄｅｘｔｒａｃｔａｂｌｅｓ．Ｃｏｒｋｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｍａｎｙｆｉｅｌｄｓ，ｓｕｃｈａｓｃｏｒｋｓｅａｌｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌ，ｈｅａｔｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｌａｙｅｒ，ｂｕｉｌｄｉｎｇａｎｄｄｅｃｏｒａｔｉｏｎｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｃｏｒｋｗｏｕｌｄｂｅａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｔｈｅｃｈａｎｇｉｎｇｍａｇｎｉｔｕｄｅａｎｄｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｆｏｒｃｅｉｎｔｈｅｐｒａｃｔｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ｓｈｏｗｉｎｇｔｗｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｎａｍｅｌｙ，ｅｌａｓｔｉｃｉｔｙａｎｄｖｉｓｃｏｓｉｔｙ，ｗｈｉｃｈｂｅｌｏｎｇｓｔｏｔｈｅｖｉｓｃｏｅｌａｓｔｉｃｉｔｙｏｆｃｏｒｋ．Ｕｎｄｅｒｔｈｅａｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｙｃｌｉｃａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇｓｔｒｅｓｓ（ｓｔｒａｉｎ），ｔｈｅｒｅａｒｅｓｔｒａｉｎ（ｓｔｒｅｓｓ）ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌｏｓｓ，ｗｈｉｃｈｉｓｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｖｉｓｃｏｅｌａｓｔｉｃｉｔｙｏｆｃｏｒｋ．Ｂｙｓｔｕｄｙｉｎｇｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｖｉｓｃｏｅｌａｓｔｉｃｉｔｙｏｆｃｏｒｋ，ｔｈｅｃｈａｎｇｅｒｕｌｅｓｏｆｔｈｅｓｔｏｒａｇｅｍｏｄｕｌｕｓ，ｌｏｓｓｍｏｄｕｌｕｓａｎｄｌｏｓｓｆａｃｔｏｒｗｉｔｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗｅｒｅｅｓ?ｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅｓｅｒｕｌｅｓｃａｎｒｅｖｅａｌｔｈｅｒｅｌｅｖａｎｔｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｒｋｍａｔｅｒｉａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｍｏｌｅｃｕｌａｒｍｏｖｅｍｅｎｔ．Ｔｈｅｒｅ?ｓｅａｒｃｈｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅｏｆｇｒｅａｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄｕｓｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｃｏｒｋｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｂｅｉｎｇｕｓｅｄｔｏｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅｉｍｐａｃｔｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ｓｏｕｎｄａｂｓｏｒｐｔｉｏｎａｎｄｄａｍｐｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｃｏｒｋ．ＴｈｅｄｙｎａｍｉｃｖｉｓｃｏｅｌａｓｔｉｃｉｔｙｏｆｔｈｅｃｏｒｋｆｒｏｍＱ．ｖａｒｉａｂｉｌｉｓｗａｓｍａｉｎｌｙｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｂｙｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈａｔｏｆｔｈｅｃｏｒｋｆｒｏｍＱ．ｓｕｒｂｅｒ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｓｔｏｒａｇｅｍｏｄｕｌｕｓｏｆｔｈｅｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｃｏｒｋｆｒｏｍＱ．ｖａｒｉａｂｉｌｉｓｄｅｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｓｔｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ，ａｎｄｔｈｅｒｅｗｅｒｅｔｈｒｅｅｏｂｖｉｏｕｓｐｅａｋｓｉｎｌｏｓｓｆａｃｔｏｒｃｕｒｖｅｓ．Ｔｈｅｔｈｒｅｅｌｏｓｓｐｒｏｃｅｓｓｅｓｗｅｒｅｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｇｌａｓｓｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｉｎｔｈｅａｍｏｒｐｈｏｕｓｚｏｎｅｏｆｓｕｂｅｒｉｎ，ｍｅｌｔｉｎｇｏｆｒｅｌａｔｅｄｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｉｎｔｈｅｃｏｒｋａｎｄｌｏｓｓｏｆａｄｓｏｒｂｅｄｗａｔｅｒ，ａｎｄｔｈｅｒｍａｌｓｏｆｔｅｎｉｎｇｏｒｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｃｅｌｌｕｌｏｓｅａｎｄｈｅｍｉｃｅｌｌｕｌｏｓｅ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．ＷｈｅｎｔｈｅｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｃｏｒｋｆｒｏｍＱ．ｖａｒｉａｂｉｌｉｓｗａｓｔｅｓｔｅｄａｌｏｎｇｔｈｅａｘｉａｌ，ｒａｄｉａｌａｎｄｔａｎｇｅｎｔｉａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｔｈｅｃｈａｎｇｅｔｒｅｎｄｓｏｆｓｔｏｒａｇｅｍｏｄｕｌｕｓ，ｌｏｓｓｍｏｄｕｌｕｓａｎｄｌｏｓｓｆａｃｔｏｒｃｕｒｖｅｓｗｅｒｅｂａｓｉｃａｌｌｙｔｈｅｓａｍｅ．Ｗｈｉｌｅａｔｔｈｅｓａｍｅｔｅｓｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｈｅｓｔｏｒａｇｅｍｏｄｕｌｕｓａｎｄｌｏｓｓｍｏｄｕｌｕｓｗｅｒｅｏｂｖｉｏｕｓｌｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｎｔｈｒｅｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ．ＴｈｅｃｏｒｋｆｒｏｍＱ．ｖａｒｉａｂｉｌｉｓａｎｄＱ．ｓｕｒｂｅｒｈａｄｌｏｓｓｐｅａｋｓａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｕｎｄｅｒｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｔｈｉｓｒｅ?ｓｅａｒｃｈ．ＴｈｅｌｏｓｓｐｅａｋｓｏｆｔｈｅｖｉｒｇｉｎｃｏｒｋａｎｄｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｃｏｒｋｆｒｏｍＱ．ｖａｒｉａｂｉｌｉｓａｐｐｅａｒｅｄａｔ－１０ａｎｄ－１９℃，ｒｅｓｐｅｃ?收稿日期：２０１９－０７－２２　　　　修回日期：２０１９－１１－０８基金項目：國家自然科學基金（３１４７０５８３）。作者簡介：畢俊杰，男，研究方向為木材科學與技術。通信作者：宋孝周，男，教授。Ｅ?ｍａｉｌ：ｘｚｈｓｏｎｇ＠１６３．ｃｏｍ

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