PDF《针叶材管胞细胞壁不同壁层的纵向弹性模量和硬度》

2 Va r i a t i o n o f MO E a n d h a r d n e s s a l o n g c e l l t h i c k n e s s 注:A代表杉木 , B代表马尾松 左图为压针原位扫描图像 , 图中数字代表压痕在细胞壁 中的位置 , 扫描尺寸为18m*1

8 m;

右图为对 应位置的弹性模量和硬度 . 硬度在 壁厚方向是不均匀的,s,层与细胞腔交界均显 著大 于复合胞 间层 ( P=0 . O

1 ) , 但两 者之间的处、s层与复合胞 问层 交 界处 的 弹性 模 量和 硬度 均 明显 小 于次生 壁S层.这显然是 S 层和S层的微纤丝几乎 与 细胞长 轴方 向垂 直 的缘故 , 另外 , 当压 痕落在s层与细胞 腔 界面 附近 , 压入 时胞 壁 物质 容易向胞腔扩 展可能也是降低其模量和硬度的原 因之一.由此可 见,压痕的精确 定位对 于 获得可靠 的 实验 结 果非 常重 要.此外,相邻 细胞 的次生 壁之 间的 弹性 模量和硬度 也存 在一定差异 , 但这种差异的大 小和普遍性 还需 进一 步研 究.2.3细胞 壁不 同壁层 纵 向弹性 模量 和硬 度的差 异 杉木 、 马尾 松管 胞次生壁和复合 胞 间层 的 弹性 模量 和硬度 统计结果见表l、2.由于 胞问层的表 面平整度 明显 比次生 壁差,不容易找到合 适的压痕 区域,因此 压 痕数 量较少.从表

1、2可 知,复合胞 问层 弹性 模量 和硬度 的变 异 程度 一般都大于次生 壁,这表明胞 间层不 同位 置之 间 的化学组 成 和密度 可能 存在较大 的变异 . 对 于杉 木,次生壁 的纵 向弹性模 量平 均值为l6.52GPa,明显大于复合胞间层的l0.16GPa.马尾松 管胞 次 生壁 的弹性 模量 为l5.86GPa,也明显大 于其 复合 胞 问层 的8.16GPa.ANOVA分 析进一步表 明,杉木管胞 、 马尾松 管胞 次生 壁 的弹性模 量 硬度差 异 不显 著(P=0 .

0 1 ) . 管胞次生壁的纵向弹性模 量 明显大 于复 合胞 间层 , 是 由于 细胞壁中的 增 强相微 纤 丝在 次生壁S,层几乎 沿 着细 胞 的长 轴方向排 列,而复 合胞 问层 中的微 纤丝 则是无 定 向排 列.Wi m m e r 在 比较 杉木管胞 次生壁s,层与胞 问层 细胞角隅处 力学 性 能的差 异时 , 也发 现虽 然s,层的纵 向弹性模 量远 高 于胞 间层 , 但两者的硬度 差 异不大 . G i n d l 的研 究也 证实 了这 一点 , 这似 乎表 明s,层微 纤 丝角 对细胞 壁 的硬度 没有 显著 影响 . 表1人工林杉木管胞次生壁与复合 胞 间层 弹性模量、硬度的差异TABL E l Co mp a r i........