PDF《针叶材管胞细胞壁不同壁层的纵向弹性模量和硬度》

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4 t i me s o f t h a t o f j u v e n i l e w o o d, b u t o n l y

1 3 % h a r de r t h a n j u v e n i l e w o o d.A p o s i t i v e l i n e a r c o r r e l a t i o n b e t w e e n M 0E a n d h a r d n e s s w a s a l s o f o u n d b o t h f o r s W a n d CML o f t r a c h e i d s Ke y wor ds n a n o i n d e n t a t i o n, i n s i t u i ma g i n g,t r a c h e i d s,MOE,h a r d n e s s 纳米 压痕技 术 作为 一种 目前较 为成 熟 的纳微 米 尺度 下 的力学性 能测试技 术,已经 在材料科学领 域 得到 了广 泛应用 , 成 为研 究薄膜、微小材料、微结 构 力学 性 能的重 要手 段.近年来该技 术 已经 迅速扩展 到生 物 材料 研究领域一.1997年 , Wi m m e r 等一首次报道 了纳 米压痕技术在木材科学领域的应 用实例,研究了挪 威云杉管胞 次生壁s:层,以及 细胞角隅处 的力学性 能,为在 细胞水平 研究木材的力 学特性开辟 了新 的途 径.Gidl等随后发表 了应 用纳米压痕技 术对 针 叶材管 胞细胞 壁力 学性能 进行 表征收稿日期 :

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2 0 h t t p : / / j o u r n a l b j f u . e d u e n 基金项目:国家自然 科学基金面上 项目(30371125,3

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7 ) 第一作者 : 余雁, 博士 . 主要研究方 向: 微尺度木材力学特性 . 电话 :0

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3 0 E m a i l :y u y a n @i c b r a c . c n 地址:

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0 2北 京朝阳 区望京阜通东大街 8号 国际 竹藤 网络 中心 责任作者 : 费本华, 研究员 . 主要研 究方向: 木材科学与技术 . 电话 :

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1 3 E m a i l : f b h @I l l a i l . f o r e s t r y . a c c n 地址 :

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9 1中国林业科 学研究院北 京林业机械研究所.维普资讯 http://www.cqvip.com 第5期余雁等 : 针 叶材管胞细胞壁不同壁层的纵向弹性模量 和硬度 的系列研 究报道 . 但 由于缺 乏 压痕 纳米 级定位方 面 的手段 , 他们 的研 究没有涉及细胞 壁纵向弹 性模 量 和硬度 沿 细胞 壁厚度 方 向的 变异 问题 . 此外,在样 品 的制 备方 面,上述 学者 都是参照透射电镜 样品的制 备程 序,采用 超薄切 片机 对 木材表 面进 行抛 光,样品必需 经过 水煮 软化 、 梯 度脱 水、树脂 包埋、超薄切片等一系列 程序,制备周期 较长.本次研 究我们 选择了人工林杉木(C u n n i n g h a m i a l a n c e o l a t a) 和马尾松(Pinusmassoniana)为研究对象,并采 用了目前 比较 先进 的原位成像纳米压痕技术(insituimagingnanoindentaion),不仅 简化 了纳 米 压痕 样品的制备程序,还成功 实 现了 在单 细胞水平上管胞 细胞壁力学性能的精 细表 征.1材料与方法1.1样品制备杉木 采 自安 徽绩溪县杨溪林 场,树龄25a左 右.马尾松 采 自广西 大青山实验林 场,树龄30a左 右.在树高中部 取厚度为25mm圆盘 , 然后在圆盘北向过髓 心沿 径 向取 一宽为10mm的木 条.从木条的幼 龄材和成 熟材区域分别制取尺寸为5mm*5 m m*

5 m m的试 样各

5 块.木块在

8 0 c c 下软化1~2 d , 然后 用滑走切片机(M2000R,L e i c a公司,德 国)对试样 的横 切面进行仔细抛光,要求步进不超过5/zm. 抛 光后 样 品表 面在 肉眼下没 有可见的刀痕,并且抛 光面 和对应 表 面在 肉 眼下 互相平行 . 测试前样品在环境 条件为温度

2 0 o C, 相对湿度为65%的调温调 湿箱 内平 衡7d.压痕测 试完成后,从小木块上制取 厚度 为1.5mm弦 向木片各 3片,利用x射线衍 射仪 ( X'