木质材料学(1)

一 木材的优缺点优点：１．易于加工。２．木材的强重比比一般金属高，即木材轻而强度高。３.气干材是良好的热、电绝缘材料。4.木材具有天然的美丽花纹、光泽和颜色，能起到特殊的装饰效果。5.对紫外线的吸收和对红外线的反射作用。良好的声学性质。是纤维素的主要来源之一。可提供一些保健药品成分6.木材有吸收能量的作用。7.具有吸收能量和破坏先兆预警作用。 缺点：1.干缩湿胀性。2.木材容易腐朽和虫蛀。3.木材用作沿海水生建筑材料或木船等，则常为海生钻孔动物所侵害。4.木材易于燃烧。5.变异性大。6.有许多天然缺陷，如：节疤、斜纹、油眼等。二  树木的生长与木材的形成树木的生长是指树木在同化外界物质的过程中，通过细胞分裂和扩大，使树木的体积和重量产生不可逆的增加。树木的组成部分：（一）树根：树木的地下部分，占5~25%体积。  功能：吸收水分和矿物质，将树木固定于土壤。（二）树冠：树木的最上部分，由树枝、树叶组成。占5~25%体积。功能；将树根吸收的水分和矿物质等养分和叶吸收的二氧化碳，通过光合作用制成碳水化合物。（3）树干：树木地面以上的主茎部分，是树木的主体，占树木体积的50~90%。它一方面将树根吸收的养分由边材运送到树叶，另一方面把叶子制造的养料沿韧皮部输送到树木的各个部分，并与树根共同支撑整个树木。树木的生长：高生长（顶端生长，初生长），直径生长（次生长）的共同作用结果。三 树干的构造1.树皮：指包裹在树木的干、枝、根次生木质部圆柱体外侧的全部组织。2.形成层：是包裹着整个树干、树枝和树根的一个连续的鞘状层，它的分生功能在于直径加大，故又称侧向分生组织   形成层原始细胞分为：1）射线原始细胞-分生出木射线和韧皮射线;2）纺锤形原始细胞-分生出导管、管胞、木纤维等。3.木质部：木质部位于形成层和髓之间，为树干的主要部分。木质部分为：初生木质部和次生木质部。4.髓（髓心）：位于树干轴心，为木质部所包围的柔软的薄壁组织。髓的组织松软，强度低，易开裂。横切面形状多助于木材识别。四 幼龄材幼龄材的概念：幼龄材又称未成熟材。它位于髓心附近，幼龄材围绕髓呈柱体，是受顶端分生组织活动影响的形成层区域所产生的次生木质部。幼龄材的性质：木材结构方面：纤维长度 幼龄材细胞比成熟材短。纤维的尺寸 纤维的径、弦向直径是幼龄材小于成熟材。螺旋纹理 把幼龄材和成熟材进行对比，幼龄材中出现螺旋纹理的倾向较大。次生壁中层的微纤丝角度 由于幼龄材有较短和较薄壁的管胞和纤维，因此，具有较大的微纤丝角，具特征性。木材物理力学性质方面：密度 与成熟材相比，幼龄材的密度低。晚材百分率 幼龄材晚材细胞数量相对较少，年轮中占比例较多细胞的壁薄。干缩性 幼龄材细胞壁S2层微纤丝倾角大，造成它的纵向收缩大，而横向收缩则有相应的减小。因此影响固体木材的尺寸稳定性以及与正常材的并用。幼龄材严重降低锯材质量。含水率从幼龄材到成熟材变化很大。幼龄材里有较高的应压木比例，其具有短的管胞，生产中容易破裂；由于有较高的木质素，很难漂白。力学性质一般。五 木材的三切面横切面：是与树干长轴相垂直的切面，亦称端面或横截面。在这个切面上，可以见到木材的生长轮、心材和边材、早材和晚材、木射线、薄壁组织、管孔(或管胞)，胞间道等，是木材识别的重要切面。弦切面：是顺着树干长轴方向，与木射线垂直或与生长轮相平行的纵切面。弦切面和径切面同为纵切面，但它们相互垂直。在弦切面上生长轮呈抛物线状，可以测量木射线的高度和宽度。径切面：是顺着树干长轴方向，通过髓心与木射线平行或与生长轮相垂直的纵切面。在这个切面上可以看到相互平行的生长轮或生长轮线、边材和心材的颜色、导管或管胞线沿纹理方向的排列、木射线等。将板宽面与生长轮之间的夹角在45°～90°的板材，称为径切板；将板宽面与生长轮之间的夹角在0°～45°的板材，称为弦切板。六 心材和边材边材和心材的定义：边材：在木质部中，靠近树皮（通常颜色较浅）的外环部分。心材：髓心与边材之间（通常颜色较深）的木质部。边材的薄壁细胞在枯死之前有一个非常旺盛的活动期，淀粉被消耗，在管孔内生成侵填体，单宁增加，其结果是薄壁细胞在枯死的同时单宁成分扩散，木材着色变为心材。形成心材的过程：是一个非常复杂的生物化学过程。在这个过程中，薄壁细胞生活能力逐渐减弱以致丧失，输导组织的输导能力逐渐丧失，阔叶树材导管中形成侵填体，针叶树材管胞形成闭塞纹孔，抽提物大量形成，水分输导系统阻塞，材质变硬，密度增大，渗透性降低，耐久性提高。心边材的区别：心材密度大，耐久性强，渗透性低，颜色深，材质硬，细胞无生理功能但有支持作用。七 边材树种、心材树种和熟材树种心材树种(显心材树种）：心边材颜色区别明显的树种叫心材树种。如松属、刺槐、香椿。边材树种：心边材颜色和含水率无明显区别的树种叫边材树种，如桦木、椴木、杨木。   熟材树种(隐心材树种)：心边材颜色无明显区别，但在立木中心材含水率较低，如云杉属。八  生长轮、年轮、早材和晚材通过形成层的活动，在一个生长周期中所产生的次生木质部，在横切面上呈现一个围绕髓心的完整轮状结构，称为生长轮或生长层。温带和寒带树木在一年里，形成层分生的次生木质部，形成后向内只生长一层，将其生长轮称为年轮。形成层的活动受季节影响很大，温带和寒带树木在一年的早期形成的木材，或热带树木在雨季形成的木材，由于环境温度高，水分足，细胞分裂速度快，细胞壁薄，形体较大，材质较松软，材色浅，称为早材。到了温带和寒带的秋季或热带的旱季，树木的营养物质流动缓慢，形成层细胞的活动逐渐减弱，细胞分裂速度变慢并逐渐停止，形成的细胞腔小而壁厚，材色深，组织较致密，称为晚材。晚材在一个生长轮中所占的比率称为晚材率。其计算公式为P=a/b*100%九 管孔的排列及分布管孔排列指管孔在木材横切面上呈现出的排列方式。管孔排列用于对散孔材的整个生长轮、环孔材晚材部分的特征进行描述。管孔的排列类型①星散状②径列或斜列③弦列十 管孔的大小及分布①散孔材 指在一个生长轮内早晚材管孔的大小没有明显区别，分布也比较均匀，如杨木、椴木。②半散孔材(半环孔材)，指在一个生长轮内，早材管孔比晚材管孔稍大，从早材到晚材的管孔逐渐变小，管孔的大小界线不明显，如香樟、黄杞。③环孔材 指在一个生长轮内，早材管孔比晚材管孔大得多，并沿生长轮呈环状排成一至数列，如刺楸、麻栎。十 管孔内含物１.侵填体是导管内的泡沫状填充物。当阔叶树边材转变为心材时，由于导管内水分的丧失，使其周围的薄壁细胞及其原生质挤入导管，局部或全部占据管腔。十一 导管的作用有利之处：在立木中输导树液；伐倒后在干燥过程中便于水分蒸发出来；防腐处理时易于药剂的渗入。不利之处：不利于盛放溶液，且导管是削弱木材物理—力学性能的一种因素。十二 木射线在木材横切面上有颜色较浅的，从髓心向树皮呈辐射状排列的组织。在弦切面上，木射线呈短线或纺锤形，在横切面上呈辐射条状，显示其侧面宽度和长度。在径切面上呈线状或带状，显示其长度和高度。木射线的作用有利方面：1.立木中输导水分和养料；2.是构成木材美丽花纹的因素之一；3.有利于防腐剂的渗入。不利方面：1.在木材干燥过程中易产生裂纹；2.还会降低木材的物理—力学性质。十三 胞间道1.概念：胞间道是分泌细胞围绕而形成的狭长的细胞间隙，是用来贮存树木的分泌物的。2.树脂道：是某些针叶树材分泌和贮存树脂液的孔道，出现在松科部分树种中。如油松、马尾松等。有轴向和横向树脂道。3.树胶道：是阔叶树材分泌和贮存树胶的孔道，如青皮、油楠等。4.创伤胞间道：指活树受到伤害而形成的胞间道，又分创伤树脂道和创伤树胶道。十四 形成层原始细胞的分裂形成层有两种原始细胞：纺锤形原始细胞和射线原始细胞。纺锤形原始细胞的长轴沿树高方向，两端尖削，呈纺锤形，为木质部中纵行排列细胞的来源；射线原始细胞形小、聚集成射线状，为木质部中横行细胞的来源。形成层原始细胞的分裂：①在弦向纵面的平周分裂，即原细胞一分为二，所形成的两个子细胞和原细胞等长，其中的一个仍留在形成层内生长成纺锤形原始细胞，另一个向外则生成为韧皮部细胞，向内则生成为木质部细胞。平周分裂使树干的直径增加；②垂周分裂在径向两侧产生新的形成层原始细胞，以适应树干直径加大中形成层周长增加的需要。十五 微纤丝及其构成1微纤丝——构成木材细胞壁的结构单位，它是由纤维素分子束聚合而成的纤丝。微纤丝角：细胞壁中微纤丝排列方向与细胞主轴所成的角度。2基本纤丝——构成微纤丝的基本单位。十六 结晶区和非结晶区1.结晶区：沿基本纤丝的长度方向，纤维素分子链排列致密、平行、定向良好。2.非结晶区：纤维素分子链排列稀疏，不平行，形成较大的间隙，结合力下降，又称或无定形区。3.结晶区与非结晶区之间无明显的绝对界限，而是在纤维素分子链长度方向上呈连续的排列结构。十七 纹孔和纹孔对概念1.纹孔：是在木材细胞壁加厚产生次生壁时，初生壁上未被加厚的部分，即次生壁上的凹陷。2.纹孔对：即指成对存在的纹孔。3.纹孔的类型单纹孔：纹孔腔的宽度无变化，常见于薄壁细胞中。具缘纹孔：次生壁拱出于纹孔腔上，形成一个拱形的边缘从而使纹孔口明显变小。常见于厚壁细胞中。4.针、阔叶材上的具缘纹孔1.针叶树材管胞上的具缘纹孔：纹孔膜中央有一个纹孔塞；从正面看成三个圆形,两相邻管胞间的具缘纹孔对是对称的；早材管胞上常形成闭塞纹孔。2.阔叶树材木纤维上的具缘纹孔：纹孔膜中央没有纹孔塞；纹孔内口呈长纺锤形，相邻纤维胞壁上纹孔口的走向相反，故常呈交叉状；纹孔内口有内含和外延之分；纹孔外口正面观察是比纹孔室范围小一些的圆圈。十八 眉条指针叶树材管胞上，沿具缘纹孔对的上、下边缘，由胞间层和初生壁形成的一种条状加厚。十九木材细胞壁的结构木材的细胞壁主要是由纤维素(骨架物质)、半纤维素(基体物质)和木质素(结壳物质)三种成分构成的。在光学显微镜下，通常可将细胞壁分为初生壁、次生壁、以及两细胞间存在的胞间层。二十 木材细胞壁的结构特征木材胞壁为层状结构，壁上具有纹孔、眉条、螺纹加厚、锯齿状加厚、瘤层等特征。二十一 轴向管胞（即管胞）1.概念：管胞是针叶树材中的一种纵行的纤维状厚壁细胞，两端封闭尖锐，占木材总体积的90%以上，是组成针叶树材的主要细胞。2.管胞的排列、形状排列：横切面上管胞均沿径向排列，同一径列的管胞起源于同一形成层纺锤形原始细胞。形状：早材管胞，两端呈钝阔形，细胞腔大壁薄，横断面呈四边形或多边形；晚材管胞，两端呈尖削形，细胞腔壁厚，横断面呈扁平状。3.管胞大小—弦向直径和长度弦向直径：一般为30~45微米；长度：同一年轮中早材管胞平均长3.247毫米，晚材平均长3.654毫米。管胞长度因树种、树龄、生长环境及树木不同部位变化幅度较大。二十二针叶树材轴向管胞定义，特征轴向管胞是针叶树材中沿树干主轴方向排列的狭长状厚壁细胞。轴向管胞：针叶树材中轴向排列的厚壁细胞，两端封闭，内部中空，细而长，胞壁上具有纹孔，同时起输导水分和机械支撑的作用，是决定针叶树材材性的主要因素。管胞在横切面上沿径向排列，相邻两列管胞位置前后略交错，早材呈多角形，常为六角形，晚材呈四边形。早材管胞，两端呈钝阔形，细胞腔大壁薄，横断面呈四边形或多边形；晚材管胞，两端呈尖削形，细胞腔壁厚，横断面呈扁平状。管胞平均长度为3～5mm，宽度15～80μm，长宽比为75～200∶1。二十三 交叉场针叶树材的射线薄壁细胞与纵行管胞的径面壁相接的区域称交叉场。二十四 阔叶树材导管定义导管：由一连串的轴向细胞形成无一定长度的管状组织，构成导管的单个细胞称为导管分子。导管是由管胞演化而成的一种进化组织，专司输导作用。导管分子是构成导管的一个细胞。导管分子发育的初期具初生壁和原生质　，不具穿孔，以后随面积逐渐增大，但长度几乎无变化，待其体积发育到最大时，次生壁与纹孔均已产生，同时两端有开口形成，即穿孔。二十五 侵填体1.形成过程：当阔叶树边材转变为心材时，导管周围的薄壁细胞及其原生质通过纹孔挤入导管，并在导管内生长、发育，局部或全部占据管腔形成。如图2.发生部位：与薄壁组织相邻接的导管腔内。3.与拟侵填体的异同：拟侵填体是当针叶树材中的树脂外流时，泌脂细胞膨大而形成的。发生在针叶树材树脂道内。二十六 轴向薄壁组织1概念：由形成层纺锤形原始细胞衍生成两个或两个以上的具单纹孔的薄壁细胞，纵向串联而成的轴向组织。其功能主要是贮藏和分配养分。2分类：据与导管连生的情况，分为离管型和傍管型两类。离管型又有星散状、切线状、带状、轮末、轮始状；傍管型又有稀疏傍管状、环管状、翼状、聚翼状、带状。阔叶树材中轴向薄壁组织远比针叶树材发达，其分布形态多种多样，是鉴定阔叶树材的重要特征之一。二十七 阔叶木材木射线1概念：位于形成层以内的木质部中，呈带状并沿径向延长的薄壁细胞集合体。阔叶树材的木射线比较发达，含量较多，为阔叶树材的主要组成部分，约占木材总体积的17%。二十八 阔叶材与针叶材显微结构的区别针叶树材阔叶树材导管不具有具有管胞木纤维管胞是主要分子，构成木材体积的90%以上。管胞横切面呈四边形或六边形。年轮中早晚材的管胞差异较大。具有阔叶材管胞，但木纤维（纤维状管胞和韧性纤维）是主要分子，占木材体积的50%左右。细胞横切面形状不规则，早晚材之间差异不大。管胞木纤维少，主要构成细胞是管胞，占体积的90%以上多，除导管和木纤维外，轴向薄壁组织和木射线也占了一定比例。细胞排列横切面上管胞呈径向排列，每一径列行的细胞来源于同一个纺锤形原始细胞。横切面上各种类型细胞排列无规则，但同一树种内排列有规律。轴向薄壁组织不发达，有的树种甚至没有，横切面上呈单个细胞，有星散型、切线型和轮界型。较发达、发达至很发达，根据其与导管的连生情况分为离管和傍管两类。每一类又有多种分布类型木射线不发达，多数是单列，具有横向树脂道的树种会形成纺锤形木射线。组成射线的细胞都是横卧细胞，松科部分树种具射线管胞仅为单列的树种少，多数为多列射线，有些含聚合射线。组成射线的细胞有都是横卧的，但多数是横卧和直立都有，不具射线管胞。胞间道仅松科某些属具有树脂道，其分布多为星散，或短切线状（轴向正常的为两个树脂道隔着木射线并列，而创伤树脂道呈短切线状弦向排列）。具有树胶道。某些树种具有轴向和横向两种。有些仅有轴向，而多数仅有横向。轴向胞间道的排列有同心圆状、短切线状或星散状等。矿物质仅少数树种细胞含有草酸钙结晶，不含二氧化硅。在不少树种细胞中含有草酸钙结晶，结晶形状多样。有些热带树种细胞中含有二氧化硅。二十九 木纤维定义木纤维：是两端尖削，呈长纺锤形，腔小壁厚的细胞。木纤维壁上的纹孔具有缘纹孔和单纹孔两类，是阔叶树材的主要组成分子之一。三十 木材的化学组成木材主要化学成分是构成木材细胞壁和胞间层的物质，由纤维素、半纤维素和木质素三种高分子化合物组成，一般总量占木材的90%以上。三十一 木质素1.木质素是天然高分子物质，在自然界中不单独存在，而是与纤维素、半纤维素共同存在于植物细胞壁中，它在细胞壁中起硬固作用，是结壳物质。木质素在木材细胞壁的胞间层浓度最高，达到60~90%，2.木质素的结构：木质素属于芳香族高分子化合物，具有三维空间结构，其基本结构单元为苯基丙烷。3.木质素的显色反应：可用木质素的显色反应—莫尔反应鉴别针、阔叶材，这与根据木材结构特性对树种进行的分类是一致的。4.木质素的结构特点木质素是一种天然的高分子聚合物。是由苯基丙烷结构单元通过醚键和碳-碳键联接而成、具有三维结构的芳香族高分子化合物。5.木质素的热性质与应用除了酸木质素和铜胺木质素外，原本木质素和大多数分离木质素是一种热塑性高分子物质，无确定的熔点，具有玻璃态转化温度（Tg）或转化点，而且较高。三十二 纤维素的物理结构1纤维素的微细结构：基本纤丝周围由半纤维素粘结构成微纤丝，微纤丝周围由木质素包裹。2纤维素的结晶结构结晶区：纤维素分子链侧面的羟基形成氢键，排列平行，定向有序，对强贡献大。无定形区：纤维素分子链排列不定向，无规律，分子间距较大。3.纤维物料的结晶度：纤维素结晶度是指纤维素结晶区占纤维整体的百分率，它反映纤维素聚集时形成结晶的程度。4.纤维素的可及度：是指只能进入无定形区而不能进入结晶区的化学药剂所能到达并发生反应的部分占纤维整体的百分率。5.纤维素大分子链之间的连接是由有分子间力（范德瓦耳斯力）和氢键力二者的存在而形成的。三十三 纤维素的化学结构C44.44%、H6.17%、O49.69%-（C6H10O5）n  纤维素为环式吡喃型，由D—葡萄糖基在1-4位置，以β—甙键联结而成的链状高分子化合物。结构特点：①单元是D——葡萄糖基、相邻的葡萄糖基扭转180度。②葡萄糖基包含三个醇羟基，分别位于2、3、6三个碳原子上，形成氢键的基本条件。③葡萄糖基为环式结构。④葡萄糖基的连接为1、4-β-甙键联结。三十四半纤维素是由两种或两种以上的糖基所组成分子量较小的高分子化合物，其结构型为支链型，常带有各种短侧链。仅含有150-200个半纤维素糖基。1.存在状态：半纤维素与纤维素相同，都是线形结构，它在细胞壁中平行于纤维素排列，起着偶合剂的作用，在纤维素与木质素之间起连接作用。2.分布：半纤维素在S3层浓度最高，但总量主要分布在S2层。纤维素半纤维素构成糖基一种两种或以上形状线形线形，但有短支链在细胞壁中的存在状态骨架物质，以微纤丝形式存在于细胞壁中纤维素基体物质，包围在纤维素微纤丝外吸湿性低高润胀度低高降解难易困难容易三十五 半纤维素对木材材性和加工利用的影响1对木材强度的影响：半纤维素在细胞壁中起粘结作用，赋予木材一定的刚性和剪切强度，半纤维素损失会使木材韧性、硬度、耐磨性及其它强度降低。2对木材吸湿性的影响：半纤维素是木材中吸湿性强的组分，是木材产生吸湿膨胀、变形开裂的因素之一。对木材进行加热处理，使半纤维素发生降解可降低木材吸湿性，减少膨胀与收缩。3对木材酸碱度的影响：半纤维素具有较多还原性末端，易被氧化成羧基；同时在潮湿环境中，乙酰基易于发生水解生成醋酸，使木材酸性增强。三十六 木材的实质密度1.概念：是指构成木材细胞壁物质的密度。2.测定：由木材细胞壁物质的绝干重和用液体置换法测得的体积来确定。3.数值：各树种木材的实质密度近于相同，为1.50~1.56g/cm3。4.木材的空隙度：指木材在绝干状态时其空隙体积占总体积的百分率。三十七 影响木材密度大小的因素1树种：空隙度大的树种，密度较小。2抽提物含量：空隙度相同，抽提物含量高，密度大。如心材抽提物含量比边材高，心材密度大。3立地条件：包括气候、地理环境等因素的影响。4树龄：随树龄增加而增大，成熟期趋于平缓，过熟期后有转为下降的情况。5木材在树干上的部位沿树高方向：1.针叶树材基部最大，向上减小。2.阔叶树材没有统一模式。沿半径方向：1.沿髓心向外直线或曲线增大2.沿髓心向外先减少再增大3.沿髓心向外直线或曲线减少三十八 木材中水分的存在状态1木材中存在的水分按其与木材结合和存在位置可以分为两种：自由水：存在于细胞腔和细胞间隙中，与液态水的性质相近，与木材呈物理结合，可自由蒸发。吸着水（结合水）：存在于细胞壁中，与细胞壁的无定形区（包括纤维素的非结晶区、半纤维素和木质素）的羟基形成氢键结合，不可自由蒸发。吸着水包括两部分：吸附水：被吸附在无定形区和结晶区表面游离羟基上的水分。不同树种含量基本相同，平均为24%。微毛细管水：存在于细胞壁的微纤丝、大纤丝之间所形成的微毛细管系统中的水分，大约为6%。这部分水分蒸发需要消耗能量，或使空气的相对湿度降低到某种程度以下。三十九 纤维饱和点含水率及其实际意义概念：当木材内的自由水蒸发殆尽而吸着水仍处于饱和状态时的含水率称纤维饱和点含水率。注意：它是一种特定的含水状态，约为23%~32%，通常以30%作为各树种纤维饱和点含水率的平均值。实际意义：是木材许多性质发生变化的转折点。四十 木材的含水率及其测定方法1木材含水率：指木材中水分重量占木材重量的百分率。表示方法有两种：相对含水率：水分重量占含水木材重量的百分率。绝对含水率：水分重量占绝干材重量的百分率；绝对含水率用得多，因为增减相同重量的水分时，含水率的变化值相等。2.木材含水率的测定方法绝干称重法（烘干法、炉干法）：优点：结果较准确；缺点：需要制作试样；测定过程需时间较长，费时费力；烘干时挥发性物质可同时挥发掉，造成误差。四十一 木材的水分吸着与解吸1木材吸湿性的有关概念 吸湿：当空气中的蒸汽压力大于木材表面的蒸汽压力时，木材自外吸收水分，这种现象叫吸湿。解吸：当空气中的蒸汽压力小于木材表面的蒸汽压力时，木材向外蒸发水分，这种现象叫解吸。吸湿性：指木材从空气中吸收和蒸发水分的性质。即木材的吸湿和解吸统称为木材的吸湿性吸湿性不等于吸水性，吸湿性吸收的水分存在于木材的细胞壁，而吸水性吸收的水分还包括自由水。2.木材的吸湿机理：木材的吸湿性是指木材从空气中吸收和蒸发水分的性质。木材的吸湿机理有两个方面：1.木材细胞壁中极性基团（主要为羟基并通过氢键）对水分的吸附，这是木材的主要吸湿机理。2.细胞壁微毛细管系统在周围环境的相对湿度较高时可以吸附水蒸汽形成凝结水。3.平衡含水率:指木材的吸湿速度与解吸速度达到平衡时的木材含水率。它与空气的温、湿度有很大关系，椐此可以绘制出木材的平衡含水率图表。4.吸湿滞后：指在相同的温湿度条件下，由吸着过程达到的平衡含水率比解吸时低的现象。5.吸湿滞后产生的原因：①在干燥过程中，一部分羟基会放出水分相互靠拢，甚至形成氢键，在木材再由干变湿时，即使吸进再多的水分，也无法打开这些直接相连的价键。②木材干燥时，由于微毛细管内的空隙已经有一部分被渗透进来的空气所占据，这样也妨碍了木材对水分的吸收。③木材具有塑性，变干后的胞壁微毛细管空间变小，吸水后不会完全回弹。四十二 木材中水分的移动含水率低于纤维饱和点时，吸着水以液体或蒸汽状态沿三个途径移动：以液体状态沿微纤丝之间的微毛细管移动；以蒸汽状态沿细胞腔与纹孔所构成的大毛细管移动；以蒸汽和液体不断交替的状态沿彼此相邻的微纤丝之间的微毛细管与细胞腔移动。2含水率高于纤维饱和点时，只有液体状态的自由水沿着细胞腔和纹孔移动，这种情况引起水分移动的动力为毛细管张力。四十三 木材的干缩和湿胀1.干缩和湿胀的原因和种类原因：因为木材在失水或吸湿时，木材内所含水分向外蒸发或干木材由空气中吸收水分，使细胞壁内纤丝间、微纤丝间、微晶间水层变薄而靠拢或变厚而伸展，从而导致细胞壁乃至整个木材尺寸和体积发生变化。四十四 木材干缩和湿胀的各向异性概念：木材的干缩和湿胀在不同方向上的差异称为木材干缩和湿胀的各向异性。种类及大小：一般顺纹方向的干缩很小，而横纹干缩较大，横纹干缩中弦向的干缩又大于径向的干缩，约为2:1。造成顺纹和横纹干缩差异的原因主要在于细胞壁S2层的厚度和微纤丝的排列方向。造成横切面径、弦向收缩差异的原因：（1）木射线对径向收缩有抑制。（2）晚材收缩量大，对弦向收缩有促进。（3）细胞壁径面纹孔数量多，对径向收缩有抑制。（4）细胞壁径面木质素含量高，对径向收缩有阻碍。四十五 电阻率和电导率电阻率表示单位长度、单位截面积的均匀导线的电阻值，其倒数称电导率。1.影响木材直流电导率的因素木材含水率：从绝干到纤维饱和点，随含水率升高急剧上升，以后上升缓慢，如图。温度：随温度升高，电阻率降低；温度对全干材的电阻率影响最显著，随含水率的升高到纤维饱和点，温度的影响变小。密度、树种、取材部位：密度大的树种，空隙度小，电阻率低，电导率高。这种影响远比含水率的影响小，可忽略。纹理结构：横纹电阻率较顺纹大，横纹中弦向大于径向。2.木材的介电常数(ε)概念：介电常数表明木材在交变电场下介质极化和储存电能能力的一个物理参数。3.影响木材介电常数的因素含水率：随含水率增加而增大，但不同含水率区域ε值增加情况不同，如图。密度：ε随木材密度的增加而增大，相同密度的不同树种ε值无区别。用介电法测定木材含水率必须作密度修正。纹理方向：顺纹ε>径向ε>弦向ε交流电的频率：ε随频率的增加而减小，含水率较高时，频率对ε的影响明显，四十六 热容和比热容1.热容：使某物质平均温度升高1K所需要的热量称为该物质的热容。2.比热容：单位质量物质的热容，单位为J/Kg.K。3.木材的导热系数（热导率）：表示在单位厚度的木材上，热量传导至相对面的温差为1K时，单位时间内通过单位面积上所传递的热量，即 λ=QX/ATt式中: Q—传递的热量（J）；T—试样相对面的温差（K）；X,A—试样的厚度和面积（m,m2）；t—传热时间（s）。4.影响木材热导率的因素：木材密度：木材热导率随木材密度的增加而增大，近于呈直线关系。木材含水率：随含水率的增加木材热导率增大。温度：随温度升高木材热导率增大。热流方向：纵向大于径向，径向大于弦向。四十七 木材的导温系数（热扩散率）1木材的导温系数概念：指在非稳定状态下，温度在木材中均衡传播的能力，又称热扩散率。计算公式：它和木材的热导率、热容和密度之间有如下关系： a=λ/cρ（m2/s）注意：木材的导温系数越大，表明木材在外部加热或冷却条件下，木材内部温差小。2.影响木材导温系数的因素木材密度：随密度的增大略有减小，但可忽略，一般认为是定值。温度：木材的热扩散率随温度升高而增大。含水率：木材的导温系数随含水率的增加而降低，再纤维饱和点时有一转折点。热流方向：也是纵向大于径向，径向大于弦向。四十八 木材表面纹理：由年轮、木射线、轴向薄壁组织等结构呈现出来，给人以良好感觉。四十九 应力与应变的概念应力:木材在受到外力作用时单位面积上所产生的内力应变:在外力作用下，木材在单位长度上所产生的变形比例极限：在应力-应变关系曲线图上，直线的上端对应的应力叫比例极限应力。永久变形：应力超过弹性极限，去除应力后应变不会完全回复，没有回复的应变呈永久应变（塑性应变）。