纳米压痕技术测量管胞次生壁≥层的纵向弹性模量和硬度3.pdf

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1、第ws卷第u期林业科学∂²¯qwso²quussw年v月≥≤∞×≥∂∞≥≤∞¤µqoussw纳米压痕技术测量管胞次生壁≥u层的3纵向弹性模量和硬度江泽慧余雁费本华任海青张泰华k中国林业科学研究院木材工业研究所北京tsss

2、tlk中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室北京tsss{sl摘要}重点研究和详细介绍了利用纳米压痕技术测试管胞次生壁≥u层纵向弹性模量以及硬度的实验技术o并测试了人工林杉木早晚材管胞≥u层的纵向弹性模量和硬度∀结果表明}杉木晚材管胞≥u层的平均纵向硬度为s1v

3、s°¤o弹性模量的平均值为tw1{ww°¤~早材管胞

4、≥u层的硬度和模量则小于晚材o平均值分别为s1vsy°¤和

5、1{uv°¤∀关键词}纳米压痕技术o管胞o弹性模量o硬度中图分类号}≥z{t1u

6、文献标识码}文章编号}tsstpzw{{kusswlsupsttvpsyΥσινγΝανοινδεντατιονΤεχηνιθυετο∆ετερµινετηεΛονγιτυδιναλΕλαστιχΜοδυλυσανδΗαρδνεσσοφΤραχηειδσΣεχονδαρψΩαλ묤±ª¨«∏¬≠∏≠¤±ƒ¨¬¨±«∏¤¨±¤¬´¬±ªkΡεσεαρχηΙνστιτυτεοφΩοοδΙνδυστρψ

7、oΧΑΦΒειϕινγtsss

8、tl«¤±ª×¤¬«∏¤kΣτατεΚεψΛαβορατορψοφΝονλινεαρΜεχηανιχσoΙνστιτυτεοφΜεχηανιχσoΧηινεσεΑχαδεµψοφΣχιενχεσΒειϕινγtsss{slΑβστραχτ}׫¨§¨·¤¬¯¨§¨¬³¨µ¬°¨±·¤¯³µ²¦¨§∏µ¨²©∏¶¬±ª±¤±²¬±§¨±·¤·¬²±·¨¦«±¬´∏¨·²§¨·¨µ°¬±¨·«¨¯²±ª¬·∏§¬±¤¯¨¯¤¶·¬¦°²§∏¯∏¶¤±§±¤±²«¤µ§±¨¶¶²©·µ¤¦«¨¬§¶¶¨¦²±§¤

9、µ¼º¤¯¯º¤¶¨°³«¤¶¬½¨§o¥¤¶¨²±º«¬¦«·«¨¯²±ª¬·∏§¬±¤¯°¨¦«¤±¬¦¤¯³µ²³¨µ·¬¨¶²©≤«¬±¨¶¨ƒ¬µ·µ¤¦«¨¬§¶º¨µ¨°¨¤¶∏µ¨§q·º¤¶¬±§¬¦¤·¨§¥²·««¤µ§±¨¶¶¤±§¨¯¤¶·¬¦°²§∏¯∏¶²©¯¤·¨º²²§¶¨¦²±§¤µ¼º¤¯¯º¨µ¨«¬ª«¨µ·«¤±¨¤µ2¯¼º²²§¦¨¯¯º¤¯¯q׫¨¯²±ª¬·∏§¬±¤¯¨¯¤¶·¬¦°²§∏¯∏¶¤±§«¤µ§±¨¶¶²©¯¤·¨º²²§·µ¤¦«¨¬§¶≥u¯¤¼¨µº¨µ¨tw1{

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11、s°¤µ¨¶³¨¦·¬√¨¯¼oº«¬¯¨¤±§¨¤µ¯¼º²²§¦¨¯¯º¤¯¯≥u¯¤¼¨µ«¤§¤¦²µµ¨¶³²±§¬±ª√¤¯∏¨²©

12、1{uv¤±§s1vsy°¤qΚεψωορδσ}¤±²¬±§¨±·¤·¬²±·¨¦«±¬´∏¨o×µ¤¦«¨¬§¶o∞¯¤¶·¬¦°²§∏¯∏¶o¤µ§±¨¶¶近ts年来o随着环境扫描电镜!激光共聚焦显微镜!拉曼激光光谱仪等高精尖实验仪器引入木材科学研究领域o管胞细胞壁力学的研究得到了广泛关注∀这类研究主要以针叶材管胞为研究对象o系统研究管胞的力学特性!影响因素!断裂机理o

13、以期从细胞水平o甚至分子水平阐明决定木材宏观力学性能的主要因子o为林木育种和木材的基因改良提供必要的目标和指标∀目前对木材纤维o特别是对针叶材管胞力学性能的研究已经成为细胞壁力学研究的主要内容∀针叶材管胞一般长t∗x°°o宽仅为几十个微米o对其力学特性的研究往往要求高载荷和位移分辨率的测量仪器∀通常采用的方法是对离析后的单根纤维k管胞l进行微拉伸o进行这类实验是非常困难和费时的o有许多环节仍有待于近一步改进∀鉴于传统方法在测定木材纤维力学性质时有许多不足之处o并且离析纤维不可避免带来化学成分的变化o因此很有必要研究新的细胞壁力学性质测定方

14、法∀•¬°°¨µ等人kt

15、

16、zl首次提出使用纳米压痕技术测量针叶材管胞细胞壁的纵向弹性模量和硬度o为研究细胞壁的力学特性开辟了新的途径∀本文在前人研究的基础上o首次运用纳米硬度测量技术中最新发展起来的连续刚度测量法k¦²±·¬±∏²∏¶¶·¬©©±¨¶¶°¨·«²§o缩写成≤≥lo对测定人工林杉木管胞细胞壁的纵向弹性模量和硬度的实验技术进行了有益探索∀收稿日期}ussups{puy∀基金项目}国家重点基础研究发展规划k

17、zvl资助kt

18、

19、

20、stysstl∀3许明坤老师在制样方面提供了大力协助o特此致谢∀ttw林业科学ws卷t材料与方法11

21、1材料人工林杉木kΧυννινγηαµιαλανχεολαταlo树高us1x°o胸径uy1u¦°o树龄vy¤o采自江西大岗山试验林场∀112方法t1u1t纳米压痕技术测试原理纳米压痕技术主要