木質繊維の引張プレストレスと微細構造との関係

拉伸预应力与木纤维微观结构的关系

• 批准号: 02F00805
• 负责人: 杉山 淳司
• 金额: $ 0.51万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02F00805/
• 关键词: 引張あて材; 細胞壁構造; 力学的最適化; ゼラチン繊維; FTIR; ケモメトリクス法

木は中空の繊維細胞の集合体で、個々の繊維は引っ張り性能に優れたセルロースミクロフィブリルを骨格物質とする細胞壁から形成されている。木の幹では、風雪などの外部からの力に対抗する手段として、幹の外周部をプレストレス下(引っ張り)に保っている。したがって、幹より木材を切り出すと、応力が開放されることにより表面ひずみが観測される。このような力を成長応力と呼び、その発生機構に関して、相反する説明が提案されている。「セルロースが縮む」説と「マトリックスが縮みミクロフィブリル傾角(MFA)が変化する」説である。これらは、いまだ実験的に証明されない命題であるが、名古屋大学において奥山教授のグループが長年研究しており、その多くの蓄積にもとづいて「セルロースが縮む」であろうことが示唆されている。しかし、分子あるいはナノレベルの機構に関してはいまも結論が出ていない。本研究はその点を実験的に明らかにするために以下のような実験を行った。播磨のSPring8放射光X線実験施設(課題番号2003B0436-NL2a-np)において、広葉樹ポプラあて材部の成長応力解放前後の小角および広角のX線図を撮影した。試料にもちいた広葉樹ポプラあて材部の組織は、立木の状態でひずみゲージを貼り、実験終了まで応力が開放されないように工夫した。成長応力解放前後の小角X線散乱図からは、ミクロフィブリル傾角にほとんど変化がないことが分かった。また広角のX線回折図上の004面の回折点は成長応力解放時に広角側へシフトした。このことから、セルロース結晶格子が縮むことが初めて実験的に示された。すなわち、あて材部の大きな生長応力の発生要因の一つは「樹体内のでセルロース結晶が引張状態にあること」であるという画期的な成果を得ることが出来た。

Hollow wooden は の の 繊 d cells aggregate で, a 々 の 繊 d は lead っ zhang り に optimal performance れ た セ ル ロ ー ス ミ ク ロ フ ィ ブ リ ル を bone substance と す る cell wall か ら form さ れ て い る. Dry wood の で は, snow な ど の external か ら の force に anti す seaborne る means と し て, dry の peripheral を プ レ ス ト レ ス (lead っ zhang り) under に bartender っ て い る. し た が っ て, dry よ り timber を り out す と, 応 が open さ れ る こ と に よ り surface ひ ず み が 観 measuring さ れ る. こ の よ う な を growth 応 forces と び, そ の 発 raw institutions に masato し て, instead す る illustrate が proposal さ れ て い る. "セ ル ロ ー ス が shrinkage む" said と "マ ト リ ッ ク ス が shrinkage み ミ ク ロ フ ィ ブ リ ル inclination of America (MFA) が variations change す る" said で あ る. こ れ ら は, い ま だ be 験 に prove さ れ な い proposition で あ る が, Nagoya university に お い て Mr Hill professor の グ ル ー プ が a definitive study し て お り, そ の more く の accumulation に も と づ い て "セ ル ロ ー ス が shrinkage む" で あ ろ う こ と が in stopping さ れ て い る. The ある ある ある ナノレベ ナノレベ ナノレベ ナノレベ ナノレベ て the <s:1> institution に is related to the <s:1> て ま ま ま ま the conclusion が leads to the て な な な ま ま. In this study, the に そ そ を point を experiment is located below the ら ら にするために にするために にするために を line った of を ような experiment. Harima <s:1> SPring8 radiation X-ray experimental setup (Project No. 2003B0466-nL2A-NP)にお にお て, broad-leaf tree ポプラあて, <s:1> growth 応 force of the wood section of the broad-leaf tree before and after the liberation of the <s:1> small Angle および, broad-angle <s:1> X-ray images を, pinulography た. Sample に も ち い た hiroo chestnut ポ プ ラ あ は の て material department organization, buck の state で ひ ず み ゲ ー ジ を stick り, be 験 end ま で 応 force が open さ れ な い よ う に time し た. The dispersion graph of the small Angle X-ray before and after the release of the growth 応 force is ら ら, the <s:1> ロフィブリ ロフィブリ of the <s:1>, the にほとん of the <s:1> tilt Angle, the がな of the とが とが of the とが, the とが of the とが, and the った of the った. When the <s:1> fold point of the <s:1> fold on the <s:1> 004 side of the また wide-angle <s:1> refraction diagram is released by the 応 force, the に wide-angle side へシフト た た. こ の こ と か ら, セ ル ロ ー ス crystal lattice が shrinkage む こ と が early め て be 験 に さ in れ た. す な わ ち, あ て material department の big き な growth 応 force の 発 bare by の つ は "tree の で セ ル ロ ー ス crystallization が extension and state に あ る こ と" で あ る と い う painting period of な results を る こ と が た.