PDF《针叶材管胞细胞壁不同壁层的纵向弹性模量和硬度》

第28卷 第 5期

2 0

0 6年 9月 北京林业大学学报JOU RN A L O F B E I J I NG F OR E S T R Y UN I V ER S I T Y Vo

1 .

2 8.No.

5 S e p. ,2

0 0

6 针 叶材 管胞细胞壁不 同壁 层的纵 向弹性模量 和硬 度余雁费本 华张波王戈(1国际竹藤网络中心 2中国林业科学研究 院北京林业机械研究所) 摘要 : 该 文利用原 位成像纳米压痕技术研究 了针叶材管咆 细胞 壁不同壁层之 间在纵 向弹性 模量 ( MO E)和硬 度方 面 的差 异.结果表明,当压 针从细胞壁的纵 向压 人时,细咆壁变形机制以塑性变形为主;

细咆壁纵向弹性 模量和硬度在细咆 壁厚方 向的分布不均匀 . s 层与细胞腔交界处 、 s 层 与复合胞 间层 ( C M L ) 交界处 的弹性模 量和硬度 均明 显小于次生壁( S W) S , 层.此外 , 相邻管咆次生壁 层之间的弹性模量 和硬 度也存在一 定差异 . A N O V A分析表 明,杉术管咆、马尾 松管咆次生壁的弹 性模量均显著大于复合咆间层 , 但两者之 间的硬度差异不显著.虽然马尾松成熟材管咆次生擘的纵 向弹性模量和硬度均大于幼龄材 , 但 差异的程度不 同.弹性模量前者 比后者约大

4 O %. 但硬度 只大l3%.管胞次生壁和复合咆间层 的弹性模量和硬度之间均存在较显著 的正线性相关关系 . 关键词 : 纳米压痕 , 原 位成像 ,管咆 ,弹性模量 ,硬度 中 图分 类号:$781文献标 识码:A文章编号:1000-1522(2006)05一O114一O5YU Ya n ;

F EI Be n ― h u a ;

Z HANG Bo ;

W ANG Ge'

. Lo n g i t u d i n a l M a n d h a r dn e s s o f d i f fe r e n t c e l l w a l l l a y e r s o f s o f t w o o d t r a c h e i d s . J o u r n a l o f B e i j i n g F o r e s t r ) U n i v e r s i t y(

2 0

0 6 )

2 8 (

5 )l l

4 一ll8[ c h ,1

7 r e f . ]

1 I n t e r n a t i o n a l C e n t e r f o r B a m b o o a n d R a t t a n ,B e i j i n g ,1

0 0

1 0

2 ,P.R.C h i n a ;

2 B e i j i n g I n s t i t u t e o f F o r e s t r y Ma c h i n e r y.C h i n e s e A c a d e m y o f F o r e s t r y ,1

0 0

0 9

1 .P.R.C h i n a . I n s i t u i ma g i n g n a n o i n d e n t a t i o n w a s u s e d t o c h a r a c t e r iz e t h e d i f f e r e n c e s i n l o n g i t u d i n a l Mo d u l u s o f E l a s t i c i t y( MO E)a n d h a r d n e s s o f d i f f e r e n t c e l l w a l l l a y e r s o f s o f t w o o d t r a c h e i d s .I t w a s f o u n d t h a t t h e d e f o r ma t i o n o f c e l l wa l l w a s ma i n l y p l a s t i c wh e n t i p s we r e i n d e n t e d i n l o n g i t u d i n a l d i r e c t i o n.T h e d i s t r ib u t i o n o f l o n g i t u d i n a l M OE a n d h a r d n e s s a l o n g c e l l wa l l t h i c k n e s s wa s u n e v e n w i t h mu c h l o we r v a l u e s a t t h e i n t e r f a c e b e t w e e n S

3 l a y e r a n d c e l l c a v i t y a s w e l l a s S l l a y e r a n d c o mp o u n d mi d d l e l a me l l a( C ML )c o m p a r e d w i t h t h a t me a s u r e d i n S

2 l a y e r .T h e r e a l s o e x i s t e d d i f f e r e n c e s i n MO E a n d h a r d n e s s b e t w e e n S

2 l a y e r s o f a d j a c e n t t r a c h e i d s .A NO VA i n d i c a t e d s i g n i f i c a n t d i f i e r e n c e s i n M0 E b e t w e e n s e c o n d a r y w a l l( S W )a n d C ML,b u t n o s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e f o r h a r d n e s s . Bo t h M OE a n d h a r d n e s s o f ma t u r e wo o d t r a c h e d i s w e r e l a r g e r t h a n t h a t o f j u v e n i l e w o o d,b u t i n a d i f f e r e n t d e g r e e .T h e S W o f m a t u r e w o o d t r a c h e i d s d i s p l a y e d a n MO E n e a r