木材物理性質(zhì)

1、 主要介紹木材密度、木材的主要介紹木材密度、木材的含水狀態(tài)、木材中水分的吸濕含水狀態(tài)、木材中水分的吸濕與解吸、木材的干縮濕脹、木與解吸、木材的干縮濕脹、木材的電學(xué)性質(zhì)、熱學(xué)性質(zhì)、聲材的電學(xué)性質(zhì)、熱學(xué)性質(zhì)、聲學(xué)性質(zhì)和光學(xué)性質(zhì)。學(xué)性質(zhì)和光學(xué)性質(zhì)。 6. .1 木材密度木材密度 6. .2 木材和水分木材和水分 6. .3 木材的電學(xué)性質(zhì)木材的電學(xué)性質(zhì) 6. .4 木材的熱學(xué)性質(zhì)木材的熱學(xué)性質(zhì) 6. .5 木材的聲學(xué)性質(zhì)木材的聲學(xué)性質(zhì) 6. .6 木材的光學(xué)性質(zhì)木材的光學(xué)性質(zhì) 6. .1 木材密度木材密度6.1.1 6.1.1 木材密度的種類(lèi)木材密度的種類(lèi) 6.1.2 6.1.2 木材比重的測(cè)定木材

2、比重的測(cè)定 6.1.3 6.1.3 細(xì)胞壁密度、實(shí)質(zhì)密度和空隙度細(xì)胞壁密度、實(shí)質(zhì)密度和空隙度6.1.4 6.1.4 木材密度的影響因素木材密度的影響因素 6.1.1 木材密度的種類(lèi)木材密度的種類(lèi) 木材是由木材細(xì)胞壁實(shí)質(zhì)物質(zhì)、水分及空氣組成的多木材是由木材細(xì)胞壁實(shí)質(zhì)物質(zhì)、水分及空氣組成的多孔性材料，對(duì)應(yīng)著木材的不同水分狀態(tài)，木材密度可以分孔性材料，對(duì)應(yīng)著木材的不同水分狀態(tài)，木材密度可以分為生材密度、氣干密度、絕干密度和基本密度。它們的定為生材密度、氣干密度、絕干密度和基本密度。它們的定義如下：義如下： 最常用最常用:氣干密度和基本密度。在運(yùn)輸和建筑氣干密度和基本密度。在運(yùn)輸和建筑上，一般采用生材

3、密度。而在比較不同樹(shù)種的材上，一般采用生材密度。而在比較不同樹(shù)種的材性時(shí)，則使用基本密度。性時(shí)，則使用基本密度。生材體積生材重量生材密度 氣干材體積氣干材重量氣干密度 絕干材體積絕干材重量絕干密度 生材體積絕干材重量基本密度 6.1.2 木材比重的測(cè)定木材比重的測(cè)定n測(cè)定比重必須知道一定含水率時(shí)木材的體積以及木材的絕測(cè)定比重必須知道一定含水率時(shí)木材的體積以及木材的絕干重量。干重量。n在大多數(shù)情況下，絕干重量的測(cè)定與用絕干稱(chēng)重法測(cè)定含在大多數(shù)情況下，絕干重量的測(cè)定與用絕干稱(chēng)重法測(cè)定含水率中所用的方法一致。水率中所用的方法一致。n由于在干燥過(guò)程中抽提物可能和水蒸氣一起蒸發(fā)，所以有由于在干燥過(guò)程中抽

4、提物可能和水蒸氣一起蒸發(fā)，所以有時(shí)采用蒸餾法來(lái)得到絕干重量。時(shí)采用蒸餾法來(lái)得到絕干重量。n木材的體積的測(cè)定可以采用以下方法：木材的體積的測(cè)定可以采用以下方法：（1）對(duì)于形狀規(guī)則的試材，直接測(cè)量試材的三邊尺寸，計(jì)算）對(duì)于形狀規(guī)則的試材，直接測(cè)量試材的三邊尺寸，計(jì)算出體積；出體積；（2）對(duì)于形狀不規(guī)則的試材，可以用排水法測(cè)量體積。）對(duì)于形狀不規(guī)則的試材，可以用排水法測(cè)量體積。（3）快速測(cè)定法。）快速測(cè)定法。（三）排水法（三）排水法 此法尤為適合測(cè)定不規(guī)則試樣的體積。當(dāng)測(cè)定氣干材或全干材體此法尤為適合測(cè)定不規(guī)則試樣的體積。當(dāng)測(cè)定氣干材或全干材體積時(shí)，需在試樣入水前涂上石蠟薄層，防止試樣吸水而影響精度

5、。積時(shí)，需在試樣入水前涂上石蠟薄層，防止試樣吸水而影響精度。（四）快速測(cè)定發(fā)法（四）快速測(cè)定發(fā)法n首先，在燒杯中加入適量液體，將金屬針浸入液體中，記錄天平的讀首先，在燒杯中加入適量液體，將金屬針浸入液體中，記錄天平的讀數(shù)。數(shù)。n然后用金屬針尖固定試材，將試材浸入液體中，再記錄平衡時(shí)天平的然后用金屬針尖固定試材，將試材浸入液體中，再記錄平衡時(shí)天平的讀數(shù)。讀數(shù)。n兩次天平的讀數(shù)之差除以已知液體的密度，就可以得到試材的體積。兩次天平的讀數(shù)之差除以已知液體的密度，就可以得到試材的體積。天平試材燒杯金屬針支架天平讀數(shù)圖圖6-1 6-1 用排水法測(cè)量木材的體積用排水法測(cè)量木材的體積量筒液面試材圖圖6-2

6、6-2 快速測(cè)定法快速測(cè)定法測(cè)量木材體積測(cè)量木材體積6.1.3 細(xì)胞壁密度、實(shí)質(zhì)密度和空隙度細(xì)胞壁密度、實(shí)質(zhì)密度和空隙度 木材的絕干細(xì)胞壁的密度可以通過(guò)比重計(jì)或體木材的絕干細(xì)胞壁的密度可以通過(guò)比重計(jì)或體積置換法來(lái)測(cè)量。置換介質(zhì)種類(lèi)的不同，測(cè)得的細(xì)積置換法來(lái)測(cè)量。置換介質(zhì)種類(lèi)的不同，測(cè)得的細(xì)胞壁密度的值也有差異。胞壁密度的值也有差異。 以水作為置換介質(zhì)得到的細(xì)胞壁密度大于以以水作為置換介質(zhì)得到的細(xì)胞壁密度大于以甲苯和氦作為置換介質(zhì)得到的值。甲苯和氦作為置換介質(zhì)得到的值。 這是由兩個(gè)方面的原因引起的：這是由兩個(gè)方面的原因引起的： （1）水屬于極性膨脹性介質(zhì)，水分子可以進(jìn)入細(xì)）水屬于極性膨脹性介質(zhì)，

7、水分子可以進(jìn)入細(xì)胞壁中更小的孔隙中；胞壁中更小的孔隙中； （2）與液態(tài)水相比，吸著水的表觀體積減小。）與液態(tài)水相比，吸著水的表觀體積減小。 木材的實(shí)質(zhì)密度即指木材細(xì)胞壁物質(zhì)的密度。木材的木材的實(shí)質(zhì)密度即指木材細(xì)胞壁物質(zhì)的密度。木材的空隙度可以用下式計(jì)算求得：空隙度可以用下式計(jì)算求得： 式中，式中，P為木材空隙度（為木材空隙度（%），）， 0為木材的絕干密度為木材的絕干密度（g/cm3），）， 0w為木材的實(shí)質(zhì)密度為木材的實(shí)質(zhì)密度（g/cm3）。）。 如果式中如果式中用木材的細(xì)胞壁密度代替，則得到的孔隙度用木材的細(xì)胞壁密度代替，則得到的孔隙度中不包括非膨脹性溶劑所不能進(jìn)入的細(xì)胞壁中的微小孔隙。中

8、不包括非膨脹性溶劑所不能進(jìn)入的細(xì)胞壁中的微小孔隙。%100)1 (%)00WP6.1.4 木材密度的影響因素木材密度的影響因素 除了除了含水率含水率以外，影響木材密度的因素還包括以外，影響木材密度的因素還包括樹(shù)種樹(shù)種、抽提物含量抽提物含量、立地條件立地條件和和樹(shù)齡樹(shù)齡等。在同一棵等。在同一棵樹(shù)上，樹(shù)上，不同部位不同部位的木材密度也有較大的差異。的木材密度也有較大的差異。 6.1.4.1 6.1.4.1 樹(shù)種樹(shù)種 6.1.4.2 抽提物含量抽提物含量 在不同的木材中，抽提物含量的范圍從絕干重的在不同的木材中，抽提物含量的范圍從絕干重的3%至至30%不等，因此對(duì)木材的密度有很大的影響。不等，因此對(duì)

9、木材的密度有很大的影響。通常，在測(cè)定密度之前可以先用水和有機(jī)溶劑（如通常，在測(cè)定密度之前可以先用水和有機(jī)溶劑（如苯和乙醇等）對(duì)木材進(jìn)行抽提處理，經(jīng)過(guò)抽提處理苯和乙醇等）對(duì)木材進(jìn)行抽提處理，經(jīng)過(guò)抽提處理后木材的密度更為均一。后木材的密度更為均一。 6.1.4.3 立地條件立地條件 樹(shù)木的立地條件，包括氣候、地理位樹(shù)木的立地條件，包括氣候、地理位置等對(duì)木材密度也有很大影響。置等對(duì)木材密度也有很大影響。6.1.4.4 樹(shù)齡樹(shù)齡 從幼齡期直至從幼齡期直至成熟期，木材的密度有隨著成熟期，木材的密度有隨著樹(shù)齡的增高呈增大趨勢(shì)，。樹(shù)齡的增高呈增大趨勢(shì)，。6. .2 木材和水分木材和水分6.2.1 6.2.1

10、 木材中水分的存在狀態(tài)木材中水分的存在狀態(tài)6.2.2 6.2.2 木材的含水率及測(cè)定木材的含水率及測(cè)定 6.2.3 6.2.3 木材的水分吸著（木材的水分吸著（adsorptionadsorption） 和解吸（和解吸（desorptiondesorption） 6.2.4 6.2.4 木材中水分的移動(dòng)木材中水分的移動(dòng)6.2.5 6.2.5 木材的干縮濕脹木材的干縮濕脹6.2.1 木材中水分的存在狀態(tài)木材中水分的存在狀態(tài) 木材中存在的水分，可以分為木材中存在的水分，可以分為自由水自由水和和結(jié)合水結(jié)合水（或吸（或吸著水）兩類(lèi)。著水）兩類(lèi)。 自由水自由水 存在于木材的細(xì)胞腔中，與液態(tài)水的性質(zhì)接近。

11、存在于木材的細(xì)胞腔中，與液態(tài)水的性質(zhì)接近。 結(jié)合水結(jié)合水 存在于細(xì)胞壁中，與細(xì)胞壁無(wú)定形區(qū)（由纖維素非存在于細(xì)胞壁中，與細(xì)胞壁無(wú)定形區(qū)（由纖維素非 結(jié)晶區(qū)、半纖維素和木素組成）中的羥基形成氫鍵結(jié)晶區(qū)、半纖維素和木素組成）中的羥基形成氫鍵 結(jié)合。結(jié)合。 生材：細(xì)胞腔和細(xì)胞壁中都含有水分，其中生材：細(xì)胞腔和細(xì)胞壁中都含有水分，其中自由水自由水的水的水分量隨著季節(jié)變化，而分量隨著季節(jié)變化，而結(jié)合水結(jié)合水的量基本保持不變。的量基本保持不變。纖維飽和點(diǎn)纖維飽和點(diǎn) 假設(shè)把生材放在相對(duì)濕度為假設(shè)把生材放在相對(duì)濕度為100%的環(huán)境的環(huán)境中，細(xì)胞腔中的自由水慢慢蒸發(fā)，當(dāng)細(xì)胞腔中沒(méi)有自由中，細(xì)胞腔中的自由水慢慢蒸

12、發(fā)，當(dāng)細(xì)胞腔中沒(méi)有自由水，而細(xì)胞壁中結(jié)合水的量處于飽和狀態(tài)，這時(shí)含水率水，而細(xì)胞壁中結(jié)合水的量處于飽和狀態(tài)，這時(shí)含水率稱(chēng)為纖維飽和點(diǎn)。稱(chēng)為纖維飽和點(diǎn)。氣干狀態(tài)氣干狀態(tài) 當(dāng)把生材放在大氣環(huán)境中自然干燥，最終達(dá)當(dāng)把生材放在大氣環(huán)境中自然干燥，最終達(dá)到的水分平衡態(tài)稱(chēng)為氣干狀態(tài)。氣干狀態(tài)的木材的細(xì)胞到的水分平衡態(tài)稱(chēng)為氣干狀態(tài)。氣干狀態(tài)的木材的細(xì)胞腔中不含自由水，細(xì)胞壁中含有的結(jié)合水的量與大氣環(huán)腔中不含自由水，細(xì)胞壁中含有的結(jié)合水的量與大氣環(huán)境處于平衡狀態(tài)。境處于平衡狀態(tài)。絕干狀態(tài)絕干狀態(tài) 當(dāng)木材的細(xì)胞腔和細(xì)胞壁中的水分被完全除當(dāng)木材的細(xì)胞腔和細(xì)胞壁中的水分被完全除去時(shí)木材的狀態(tài)稱(chēng)為絕干狀態(tài)。去時(shí)木材的

13、狀態(tài)稱(chēng)為絕干狀態(tài)。 6.2.2 木材的含水率及測(cè)定木材的含水率及測(cè)定 木材或木制品中的水分含量通常用木材或木制品中的水分含量通常用含水率含水率來(lái)表示。根據(jù)來(lái)表示。根據(jù)基準(zhǔn)的不同分為基準(zhǔn)的不同分為絕對(duì)含水率絕對(duì)含水率和和相對(duì)含水率相對(duì)含水率兩種。兩種。 絕對(duì)含水率絕對(duì)含水率（簡(jiǎn)稱(chēng)含水率）即水分重量占（簡(jiǎn)稱(chēng)含水率）即水分重量占木材絕干重量木材絕干重量的的百分率百分率, ,一般木材工業(yè)中采用。一般木材工業(yè)中采用。 相對(duì)含水率相對(duì)含水率 是水分重量占是水分重量占含水試材含水試材的重量的百分率，在的重量的百分率，在造紙和紙漿工業(yè)中比較常用。造紙和紙漿工業(yè)中比較常用。 %100(%)00mmmMC%100

14、(%)0mmmCM 和和 分別是試材的絕對(duì)含水率和相對(duì)含水率（分別是試材的絕對(duì)含水率和相對(duì)含水率（%）；）；m m是含水試材的質(zhì)量是含水試材的質(zhì)量(g); m0是試材的絕干質(zhì)量是試材的絕干質(zhì)量(g)。 MCCM 水分儀水分儀 以上介紹的都是直接測(cè)定法，其缺點(diǎn)是破壞試材、操作以上介紹的都是直接測(cè)定法，其缺點(diǎn)是破壞試材、操作時(shí)間長(zhǎng)。除此之外，還可以根據(jù)含水率與物理量之間的關(guān)系時(shí)間長(zhǎng)。除此之外，還可以根據(jù)含水率與物理量之間的關(guān)系進(jìn)行間接測(cè)量。進(jìn)行間接測(cè)量。 電阻式水分儀電阻式水分儀 交流介電式水分儀交流介電式水分儀 電阻式水分儀電阻式水分儀 最常用的水分儀是最常用的水分儀是電阻式水分儀電阻式水分儀。

15、 它的工作原理是測(cè)定試材的電阻，再通過(guò)電阻它的工作原理是測(cè)定試材的電阻，再通過(guò)電阻與含水率之間的定量關(guān)系將電阻值轉(zhuǎn)換為含水率值。與含水率之間的定量關(guān)系將電阻值轉(zhuǎn)換為含水率值。 電阻式水分儀的測(cè)試含水率范圍一般為電阻式水分儀的測(cè)試含水率范圍一般為630%。在纖維飽和在纖維飽和點(diǎn)以上的含水率范圍內(nèi)，電阻隨著含水點(diǎn)以上的含水率范圍內(nèi)，電阻隨著含水率的變化很小，儀器的敏感性下降。率的變化很小，儀器的敏感性下降。交流介電式水分儀交流介電式水分儀 交流介電式水分儀：交流介電式水分儀： 其工作原理是測(cè)定一定頻率下木材的介電常數(shù)其工作原理是測(cè)定一定頻率下木材的介電常數(shù)或介電損耗正切角，通過(guò)介電常數(shù)或介電損耗正

16、或介電損耗正切角，通過(guò)介電常數(shù)或介電損耗正切角與含水率之間的關(guān)系得到含水率值。切角與含水率之間的關(guān)系得到含水率值。6.2.3 木材的水分吸著和解吸木材的水分吸著和解吸 平衡含水率平衡含水率 由于木材具有吸放濕特性，當(dāng)外界的溫濕由于木材具有吸放濕特性，當(dāng)外界的溫濕度條件發(fā)生變化時(shí)，木材能相應(yīng)地從外界吸收水分或向外界度條件發(fā)生變化時(shí)，木材能相應(yīng)地從外界吸收水分或向外界釋放水分，從而與外界達(dá)到一個(gè)新的水分平衡體系。木材在釋放水分，從而與外界達(dá)到一個(gè)新的水分平衡體系。木材在平衡狀態(tài)時(shí)的含水率稱(chēng)為該溫濕度條件下的平衡含水率。平衡狀態(tài)時(shí)的含水率稱(chēng)為該溫濕度條件下的平衡含水率。 吸收吸收 是一種表面現(xiàn)象，比

17、如液態(tài)水進(jìn)入木材的細(xì)胞腔，是一種表面現(xiàn)象，比如液態(tài)水進(jìn)入木材的細(xì)胞腔，成為木材中的自由水的過(guò)程。成為木材中的自由水的過(guò)程。 木材吸著水分的過(guò)程木材吸著水分的過(guò)程 是水分子以氣態(tài)進(jìn)入細(xì)胞壁，與是水分子以氣態(tài)進(jìn)入細(xì)胞壁，與細(xì)胞壁主成分上的吸著點(diǎn)產(chǎn)生氫鍵結(jié)合的過(guò)程。細(xì)胞壁主成分上的吸著點(diǎn)產(chǎn)生氫鍵結(jié)合的過(guò)程。 吸著滯后現(xiàn)象吸著滯后現(xiàn)象 在相同的溫濕度條件下，由吸著過(guò)程達(dá)到在相同的溫濕度條件下，由吸著過(guò)程達(dá)到的木材的平衡含水率低于由解吸過(guò)程達(dá)到的平衡含水率，這個(gè)的木材的平衡含水率低于由解吸過(guò)程達(dá)到的平衡含水率，這個(gè)現(xiàn)象稱(chēng)為吸著滯后現(xiàn)象?，F(xiàn)象稱(chēng)為吸著滯后現(xiàn)象。 圖圖6-9 6-9 木材的水分吸著滯后現(xiàn)象木

18、材的水分吸著滯后現(xiàn)象含含水水率率EMC解吸解吸EMC吸著吸著時(shí)間時(shí)間 滯后率滯后率 吸著達(dá)到的平衡含水率與解吸達(dá)到的平衡含吸著達(dá)到的平衡含水率與解吸達(dá)到的平衡含水率之間的比值稱(chēng)為滯后率，通常用水率之間的比值稱(chēng)為滯后率，通常用A/D表示。滯后表示。滯后率受樹(shù)種、溫度等因素的影響。在常溫、相對(duì)濕度范率受樹(shù)種、溫度等因素的影響。在常溫、相對(duì)濕度范圍圍1090%的條件下滯后率在的條件下滯后率在0.8左右。隨著溫度的升左右。隨著溫度的升高，滯后率逐漸下降。高，滯后率逐漸下降。 6.2.4 木材中水分的移動(dòng)木材中水分的移動(dòng)針葉樹(shù)材中水分針葉樹(shù)材中水分移動(dòng)移動(dòng) 針葉樹(shù)材中水分或其它流體的路徑：針葉樹(shù)材中水分

19、或其它流體的路徑：n 管胞內(nèi)腔和具緣紋孔對(duì)組成的毛細(xì)管體系，管胞內(nèi)腔和具緣紋孔對(duì)組成的毛細(xì)管體系，n 沿著纖維方向上的垂直樹(shù)脂道，沿著纖維方向上的垂直樹(shù)脂道，n 射線方向上的射線管胞的內(nèi)腔和水平樹(shù)脂道射線方向上的射線管胞的內(nèi)腔和水平樹(shù)脂道闊葉樹(shù)材中水分闊葉樹(shù)材中水分 移動(dòng)移動(dòng) 闊葉樹(shù)材中水分或其它流體的移動(dòng)路徑：闊葉樹(shù)材中水分或其它流體的移動(dòng)路徑： 導(dǎo)管、管胞、導(dǎo)管狀管胞導(dǎo)管、管胞、導(dǎo)管狀管胞闊葉樹(shù)材的導(dǎo)管上具有穿孔，所以在纖維方向上闊葉樹(shù)材的導(dǎo)管上具有穿孔，所以在纖維方向上水分可以通過(guò)穿孔從一個(gè)導(dǎo)管進(jìn)入縱向鄰接的另水分可以通過(guò)穿孔從一個(gè)導(dǎo)管進(jìn)入縱向鄰接的另一個(gè)導(dǎo)管。一個(gè)導(dǎo)管。6.2.5 木材

20、的干縮濕脹木材的干縮濕脹木材干縮濕脹的各向異性木材干縮濕脹的各向異性木材干縮濕脹現(xiàn)象及成因木材干縮濕脹現(xiàn)象及成因木材干縮性與濕脹性的測(cè)定木材干縮性與濕脹性的測(cè)定 （1）木材干縮濕脹現(xiàn)象）木材干縮濕脹現(xiàn)象 干縮或濕脹干縮或濕脹 木材干縮濕脹是指木材在絕干狀態(tài)至木材干縮濕脹是指木材在絕干狀態(tài)至纖維飽和點(diǎn)的含水率區(qū)域內(nèi)，水分的解吸或吸著會(huì)纖維飽和點(diǎn)的含水率區(qū)域內(nèi)，水分的解吸或吸著會(huì)使木材細(xì)胞壁產(chǎn)生干縮或濕脹的現(xiàn)象。使木材細(xì)胞壁產(chǎn)生干縮或濕脹的現(xiàn)象。 n木材的干縮率和濕脹率可以用尺寸（體積）變化與原尺木材的干縮率和濕脹率可以用尺寸（體積）變化與原尺寸（體積）的百分率表示：寸（體積）的百分率表示： %1

21、00%原尺寸（體積）原尺寸（體積）濕脹后尺寸（體積）濕脹率（%100%原尺寸（體積）干縮后尺寸（體積）原尺寸（體積）干縮率（2）木材干縮濕脹的成因）木材干縮濕脹的成因 木材具有干縮性和濕脹性的原因：木材具有干縮性和濕脹性的原因： 木材在失水或吸濕時(shí)，木材內(nèi)所含水分向木材在失水或吸濕時(shí)，木材內(nèi)所含水分向外蒸發(fā)，或干木材由空氣中吸收水分，使細(xì)胞外蒸發(fā)，或干木材由空氣中吸收水分，使細(xì)胞壁內(nèi)非結(jié)晶區(qū)的相鄰纖絲間、微纖絲間和微晶壁內(nèi)非結(jié)晶區(qū)的相鄰纖絲間、微纖絲間和微晶間水層變薄（或消失）而靠攏或變厚而伸展，間水層變薄（或消失）而靠攏或變厚而伸展，從而導(dǎo)致細(xì)胞壁乃至整個(gè)木材尺寸和體積發(fā)生從而導(dǎo)致細(xì)胞壁乃至

22、整個(gè)木材尺寸和體積發(fā)生變化。變化。 6.2.5 木材的干縮濕脹木材的干縮濕脹木材干縮濕脹的各向異性木材干縮濕脹的各向異性木材干縮濕脹現(xiàn)象及成因木材干縮濕脹現(xiàn)象及成因木材干縮性與濕脹性的測(cè)定木材干縮性與濕脹性的測(cè)定 （1）木材干縮濕脹的各向異性木材干縮濕脹的各向異性 干縮率差異干縮率差異: :軸向干縮率一般為軸向干縮率一般為0.10.3%; ; 徑向干縮率和弦向干縮率的范圍為徑向干縮率和弦向干縮率的范圍為36%和和612%。三個(gè)方向上的干縮率以軸向干縮率最小，三個(gè)方向上的干縮率以軸向干縮率最小，這個(gè)特征保證了木材或木制品作為建筑材這個(gè)特征保證了木材或木制品作為建筑材料的可能性。料的可能性。（2）

23、木材干縮濕脹的各向異性的原因）木材干縮濕脹的各向異性的原因 木材軸向、橫向干縮濕脹差異的原因木材軸向、橫向干縮濕脹差異的原因n 木材干縮濕脹的各向異性木材干縮濕脹的各向異性:由木材的構(gòu)造特點(diǎn)造由木材的構(gòu)造特點(diǎn)造成的成的; 主要取決于次生壁中層主要取決于次生壁中層(S2)微纖絲的排列方微纖絲的排列方向。向。n 次生壁中層次生壁中層(S2)微纖絲的排列方向幾乎是與細(xì)微纖絲的排列方向幾乎是與細(xì)胞主軸相平行的，而微纖絲是由平行排列的大分子胞主軸相平行的，而微纖絲是由平行排列的大分子鏈所組成的基本纖絲構(gòu)成的。鏈所組成的基本纖絲構(gòu)成的。 木材徑向、弦向干縮濕脹差異的原因木材徑向、弦向干縮濕脹差異的原因 a

24、 a木射線對(duì)徑向收縮的抑制木射線對(duì)徑向收縮的抑制 b b早晚材差異的影響早晚材差異的影響 c c徑向壁和弦向壁中的木質(zhì)素含量差別的影響徑向壁和弦向壁中的木質(zhì)素含量差別的影響 d d徑壁、弦壁紋孔數(shù)量的影響徑壁、弦壁紋孔數(shù)量的影響 6.2.5 木材的干縮濕脹木材的干縮濕脹木材干縮濕脹的各向異性木材干縮濕脹的各向異性木材干縮濕脹現(xiàn)象及成因木材干縮濕脹現(xiàn)象及成因木材干縮性與濕脹性的測(cè)定木材干縮性與濕脹性的測(cè)定 木材干縮性與濕脹性的測(cè)定木材干縮性與濕脹性的測(cè)定 （1 1）試樣）試樣 試樣的尺寸為試樣的尺寸為20mm20mm20mm20mm20mm20mm，具體測(cè)量時(shí)精確到，具體測(cè)量時(shí)精確到0.01mm

25、0.01mm，其各向應(yīng)為標(biāo)準(zhǔn)的縱、徑或弦向。試樣的重量稱(chēng)量精確到其各向應(yīng)為標(biāo)準(zhǔn)的縱、徑或弦向。試樣的重量稱(chēng)量精確到0.001g0.001g。 （2）木材干縮率的測(cè)定）木材干縮率的測(cè)定 原理原理 含水率低于纖維飽和點(diǎn)的濕木材，其尺寸和體積隨含含水率低于纖維飽和點(diǎn)的濕木材，其尺寸和體積隨含水率的降低而縮小。從濕木材到氣干或全干時(shí)尺寸及體水率的降低而縮小。從濕木材到氣干或全干時(shí)尺寸及體積的變化；與原濕材尺寸及體積之比，以表示木材氣干積的變化；與原濕材尺寸及體積之比，以表示木材氣干或全干時(shí)的線干縮性及體積干縮性?；蛉蓵r(shí)的線干縮性及體積干縮性。 木材線干縮率的計(jì)算木材線干縮率的計(jì)算 試樣從濕材至全干、

26、氣干時(shí)，徑向和弦向的全干縮率、試樣從濕材至全干、氣干時(shí)，徑向和弦向的全干縮率、氣干干縮率，準(zhǔn)確至氣干干縮率，準(zhǔn)確至0.1%。 Bmax、Bw試樣徑向或弦向全干干縮率、氣干干縮率，；試樣徑向或弦向全干干縮率、氣干干縮率，； Lmax試樣含水率高于纖維飽和點(diǎn)試樣含水率高于纖維飽和點(diǎn)(即濕材即濕材)時(shí)的徑向或弦向時(shí)的徑向或弦向尺寸，尺寸，mm； L0、Lw試樣全干、氣干時(shí)徑向或弦向的尺寸，試樣全干、氣干時(shí)徑向或弦向的尺寸，mm。100max0maxmaxlll100maxmaxlllWW（3 3）木材濕脹率的測(cè)定）木材濕脹率的測(cè)定 原理原理 干木材吸濕或吸水后，其尺寸和體積隨含干木材吸濕或吸水后，其

27、尺寸和體積隨含水率的增高而膨脹。木材全干時(shí)的尺寸或體水率的增高而膨脹。木材全干時(shí)的尺寸或體積與吸濕至大氣相對(duì)濕度平衡或吸水至飽和積與吸濕至大氣相對(duì)濕度平衡或吸水至飽和時(shí)的尺寸或體積之比，表示木材的濕脹性。時(shí)的尺寸或體積之比，表示木材的濕脹性。 木材濕脹率的計(jì)算木材濕脹率的計(jì)算 木材的濕脹率可分為線濕脹率與體積濕脹木材的濕脹率可分為線濕脹率與體積濕脹率。木材的濕脹是與干縮相反的過(guò)程。率。木材的濕脹是與干縮相反的過(guò)程。 6. .3 木材的電學(xué)性質(zhì)木材的電學(xué)性質(zhì) 6.3.1 6.3.1 木材的導(dǎo)電性木材的導(dǎo)電性 6.3.2 6.3.2 木材的介電性木材的介電性 6.3.3 6.3.3 木材的壓電效應(yīng)

28、和界面的動(dòng)電木材的壓電效應(yīng)和界面的動(dòng)電性質(zhì)性質(zhì)6.3.1 木材的導(dǎo)電性木材的導(dǎo)電性6.3.1.1 電阻率與電導(dǎo)率電阻率與電導(dǎo)率 6.3.1.2 木材的電導(dǎo)原理木材的電導(dǎo)原理 6.3.1.3 影響木材直流電導(dǎo)率的因素影響木材直流電導(dǎo)率的因素 電阻電阻 在一個(gè)固體的兩端施加電壓的電場(chǎng)，固體中通過(guò)的電在一個(gè)固體的兩端施加電壓的電場(chǎng)，固體中通過(guò)的電流為，那么該固體的電阻為流為，那么該固體的電阻為電阻率電阻率 是指單位截面積及單位長(zhǎng)度上均勻?qū)Ь€的電阻值，是指單位截面積及單位長(zhǎng)度上均勻?qū)Ь€的電阻值，是物體的固有屬性，電阻率越大則材料導(dǎo)電能力越弱。是物體的固有屬性，電阻率越大則材料導(dǎo)電能力越弱。電阻率：電阻

29、率： A為導(dǎo)體的截面積（為導(dǎo)體的截面積（ ），），l是電場(chǎng)間導(dǎo)體的長(zhǎng)度（是電場(chǎng)間導(dǎo)體的長(zhǎng)度（ ）。）。電導(dǎo)率電導(dǎo)率 是電阻率的倒數(shù)，電導(dǎo)率越大，則說(shuō)明材料導(dǎo)電能是電阻率的倒數(shù)，電導(dǎo)率越大，則說(shuō)明材料導(dǎo)電能力越強(qiáng)。力越強(qiáng)。)( IUR)(mlAIUlAR2mm按照電阻率或電導(dǎo)率的大小，所有材料可以劃分按照電阻率或電導(dǎo)率的大小，所有材料可以劃分為為導(dǎo)體導(dǎo)體、半導(dǎo)體半導(dǎo)體 和和 絕緣體絕緣體（介電體）。（介電體）。導(dǎo)體導(dǎo)體 導(dǎo)體是導(dǎo)電能力強(qiáng)的材料，電阻率范圍一般在導(dǎo)體是導(dǎo)電能力強(qiáng)的材料，電阻率范圍一般在1010-8-81010-5-5，如金屬等；，如金屬等；絕緣體絕緣體 絕緣體的導(dǎo)電能力差，一般電阻

30、率高于絕緣體的導(dǎo)電能力差，一般電阻率高于108108的的材料可以稱(chēng)為絕緣體，如陶瓷、橡膠、塑料等；材料可以稱(chēng)為絕緣體，如陶瓷、橡膠、塑料等；半導(dǎo)體半導(dǎo)體 導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的稱(chēng)為半導(dǎo)體。導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的稱(chēng)為半導(dǎo)體。6.3.1 木材的導(dǎo)電性木材的導(dǎo)電性6.3.1.1 電阻率與電導(dǎo)率電阻率與電導(dǎo)率 6.3.1.2 木材的電導(dǎo)原理木材的電導(dǎo)原理 6.3.1.3 影響木材直流電導(dǎo)率的因素影響木材直流電導(dǎo)率的因素 6.3.1.2 木材的電導(dǎo)原理木材的電導(dǎo)原理 木材導(dǎo)電性弱的主要原因木材導(dǎo)電性弱的主要原因: 木材的化學(xué)結(jié)構(gòu)組成中不含有導(dǎo)電性良好的木材的化學(xué)結(jié)構(gòu)組成中不含有導(dǎo)電性良好

31、的自由電子。自由電子。 木材具有微弱的導(dǎo)電性原因木材具有微弱的導(dǎo)電性原因: 在在木材含量很少的灰分（雜質(zhì)物質(zhì)）中含有木材含量很少的灰分（雜質(zhì)物質(zhì)）中含有極少量的金屬離子，這些微量的離子在電場(chǎng)極少量的金屬離子，這些微量的離子在電場(chǎng)作用下會(huì)定向移動(dòng)。作用下會(huì)定向移動(dòng)。n木材的極化現(xiàn)象木材的極化現(xiàn)象:木材中存在的離子可分為兩木材中存在的離子可分為兩類(lèi)類(lèi)。6.3.1 木材的導(dǎo)電性木材的導(dǎo)電性6.3.1.1 電阻率與電導(dǎo)率電阻率與電導(dǎo)率 6.3.1.2 木材的電導(dǎo)原理木材的電導(dǎo)原理 6.3.1.3 影響木材直流電導(dǎo)率的因素影響木材直流電導(dǎo)率的因素 6.3.1.3 影響木材直流電導(dǎo)率的因素影響木材直流電導(dǎo)

32、率的因素 （1）含水率）含水率 對(duì)電導(dǎo)的活化能對(duì)電導(dǎo)的活化能E是決定電導(dǎo)的主要因子，是決定電導(dǎo)的主要因子，E是由離解能量是由離解能量U和遷移能和遷移能S兩者來(lái)決定的。兩者來(lái)決定的。 （2）溫度）溫度 金屬：電阻率隨著溫度升高而增大；金屬：電阻率隨著溫度升高而增大； 木材：電阻率則隨溫度的升高而變??；木材：電阻率則隨溫度的升高而變?。?（3）紋理方向）紋理方向 木材橫紋理方向（垂直于纖維方向）的電阻率較順紋木材橫紋理方向（垂直于纖維方向）的電阻率較順紋理方向的電阻率大。理方向的電阻率大。 針葉樹(shù)材橫紋理方向的電阻率約是順紋理方向電阻率針葉樹(shù)材橫紋理方向的電阻率約是順紋理方向電阻率的的2.34.5

33、倍；倍； 闊葉樹(shù)材通常達(dá)到闊葉樹(shù)材通常達(dá)到2.58.0倍。倍。 （4）密度、樹(shù)種和試材部位）密度、樹(shù)種和試材部位 密度密度一般來(lái)說(shuō)，木材密度大，電阻率大；電導(dǎo)率一般來(lái)說(shuō)，木材密度大，電阻率大；電導(dǎo)率小。小。(但影響效果不明顯，甚至對(duì)于某些個(gè)別樹(shù)種有相反情況但影響效果不明顯，甚至對(duì)于某些個(gè)別樹(shù)種有相反情況)樹(shù)種樹(shù)種-電阻率產(chǎn)生差異。其差異大于密度因素影響電阻率產(chǎn)生差異。其差異大于密度因素影響的差異。的差異。（原因：從木材導(dǎo)電機(jī)理來(lái)分析）（原因：從木材導(dǎo)電機(jī)理來(lái)分析）試材部位試材部位-木材中不同部位的電阻率也存在差異。木材中不同部位的電阻率也存在差異。 6.3.2 木材的介電性木材的介電性 交流電

34、交流電方向和強(qiáng)度按某一頻率周期性變化的電流稱(chēng)方向和強(qiáng)度按某一頻率周期性變化的電流稱(chēng)為交流電。交流電按其頻率的高低，大致可分為低頻為交流電。交流電按其頻率的高低，大致可分為低頻(含含工頻工頻)、射頻、射頻(又稱(chēng)高頻又稱(chēng)高頻)。 木材的交流電性質(zhì)木材的交流電性質(zhì)是泛指木材在各種頻率的交流電是泛指木材在各種頻率的交流電場(chǎng)作用下所呈現(xiàn)的各種特性，主要包括木材的介電性質(zhì)場(chǎng)作用下所呈現(xiàn)的各種特性，主要包括木材的介電性質(zhì)參數(shù)（介電系數(shù)、損耗角正切、介質(zhì)損耗因數(shù)等）和交參數(shù)（介電系數(shù)、損耗角正切、介質(zhì)損耗因數(shù)等）和交流電阻率（或電導(dǎo)率）的變化規(guī)律及影響因素。流電阻率（或電導(dǎo)率）的變化規(guī)律及影響因素。6.3.2

35、.1 低頻交流電作用下木材的電熱效應(yīng)低頻交流電作用下木材的電熱效應(yīng) 6.3.2.2 射頻下木材的極化和介電性射頻下木材的極化和介電性 6.3.2.3 木材的介電系數(shù)木材的介電系數(shù)6.3.2.4 木材的介電損耗木材的介電損耗 6.3.2.5 木材的介電性在木材工業(yè)中的應(yīng)用木材的介電性在木材工業(yè)中的應(yīng)用n6.3.2.1 低頻交流電作用下木材的電熱效應(yīng)低頻交流電作用下木材的電熱效應(yīng)n在交流電的低頻區(qū)域，木材的電學(xué)性質(zhì)與直流電情況下呈在交流電的低頻區(qū)域，木材的電學(xué)性質(zhì)與直流電情況下呈現(xiàn)同樣特性?，F(xiàn)同樣特性。 例如，在絕干狀態(tài)下木材電阻極高，隨著含水率的增加電例如，在絕干狀態(tài)下木材電阻極高，隨著含水率的

36、增加電阻顯著減小，這種變化到纖維飽和點(diǎn)以上時(shí)又趨于平緩。阻顯著減小，這種變化到纖維飽和點(diǎn)以上時(shí)又趨于平緩。6.3.2.1 低頻交流電作用下木材的電熱效應(yīng)低頻交流電作用下木材的電熱效應(yīng) 6.3.2.2 射頻下木材的極化和介電性射頻下木材的極化和介電性 6.3.2.3 木材的介電系數(shù)木材的介電系數(shù)6.3.2.4 木材的介電損耗木材的介電損耗 6.3.2.5 木材的介電性在木材工業(yè)中的應(yīng)用木材的介電性在木材工業(yè)中的應(yīng)用 6.3.2.2 射頻下木材的極化和介電性射頻下木材的極化和介電性n射頻射頻-是頻率很高的電磁波，又稱(chēng)高頻，其頻率范是頻率很高的電磁波，又稱(chēng)高頻，其頻率范圍大約從圍大約從0.2MHz直

37、至幾百甚至幾千兆赫。直至幾百甚至幾千兆赫。n介電性介電性是指物質(zhì)受到電場(chǎng)作用時(shí)，構(gòu)成物質(zhì)的是指物質(zhì)受到電場(chǎng)作用時(shí)，構(gòu)成物質(zhì)的帶電粒子只能產(chǎn)生微觀上的位移而不能進(jìn)行宏觀帶電粒子只能產(chǎn)生微觀上的位移而不能進(jìn)行宏觀上的遷移的性質(zhì)。上的遷移的性質(zhì)。n介電體介電體表現(xiàn)出介電性的物質(zhì)。表現(xiàn)出介電性的物質(zhì)。 6.3.2.1 低頻交流電作用下木材的電熱效應(yīng)低頻交流電作用下木材的電熱效應(yīng) 6.3.2.2 射頻下木材的極化和介電性射頻下木材的極化和介電性 6.3.2.3 木材的介電系數(shù)木材的介電系數(shù)6.3.2.4 木材的介電損耗木材的介電損耗 6.3.2.5 木材的介電性在木材工業(yè)中的應(yīng)用木材的介電性在木材工業(yè)中

38、的應(yīng)用 6.3.2.3 木材的介電系數(shù)木材的介電系數(shù)（1 1）介電系數(shù)）介電系數(shù) 表征木材在交流電場(chǎng)作用下介質(zhì)的極化強(qiáng)度和介電體存表征木材在交流電場(chǎng)作用下介質(zhì)的極化強(qiáng)度和介電體存儲(chǔ)電荷能力的物理參數(shù)。儲(chǔ)電荷能力的物理參數(shù)。 定義：木材介質(zhì)電容器的電容量與同體積尺寸、同幾何定義：木材介質(zhì)電容器的電容量與同體積尺寸、同幾何形狀的真空電容器的電容量之比值。通常取為介質(zhì)電容形狀的真空電容器的電容量之比值。通常取為介質(zhì)電容C C與與空氣電容空氣電容C C0 0之比。之比。 介電系數(shù)值越小，電絕緣性越好。介電系數(shù)值越小，電絕緣性越好。 水的介電系數(shù)為水的介電系數(shù)為81，硬質(zhì)陶瓷的介電系數(shù)為，硬質(zhì)陶瓷的介電

39、系數(shù)為5.73，云母的介，云母的介電系數(shù)為電系數(shù)為7.17.7。絕干木材的介電系數(shù)約為。絕干木材的介電系數(shù)約為2，濕材的介電，濕材的介電系數(shù)大于干材；系數(shù)大于干材； 木材橫紋理方向的介電系數(shù)小于順紋理方向。如絕干櫟木的木材橫紋理方向的介電系數(shù)小于順紋理方向。如絕干櫟木的順紋介電系數(shù)為順紋介電系數(shù)為3.64，橫紋介電系數(shù)為，橫紋介電系數(shù)為2.46。0CC（2）影響木材介電系數(shù)的因素）影響木材介電系數(shù)的因素 主要包括主要包括木材含水率木材含水率、密度密度、頻率頻率、樹(shù)種樹(shù)種、紋理方向紋理方向、電場(chǎng)方向電場(chǎng)方向等。等。 含水率的影響含水率的影響 在溫度和頻率不變的條件下，木材的介電系數(shù)隨含水率在溫度

40、和頻率不變的條件下，木材的介電系數(shù)隨含水率u的增加而增大。的增加而增大。 密度的影響密度的影響 木材的介電系數(shù)隨密度的增加而增大。木材的介電系數(shù)隨密度的增加而增大。 頻率的影響頻率的影響 在相同含水率、溫度條件下，木材介電系數(shù)隨頻率的增加而逐漸在相同含水率、溫度條件下，木材介電系數(shù)隨頻率的增加而逐漸減小。減小。 紋理方向紋理方向 木材介電系數(shù)具有各向異性。木材介電系數(shù)具有各向異性。 順紋方向的介電系數(shù)比橫紋方向的介電系數(shù)大順紋方向的介電系數(shù)比橫紋方向的介電系數(shù)大30%60%，隨著，隨著含水率的升高，這種差異對(duì)針葉樹(shù)材來(lái)說(shuō)有越來(lái)越大的趨勢(shì)。含水率的升高，這種差異對(duì)針葉樹(shù)材來(lái)說(shuō)有越來(lái)越大的趨勢(shì)。

41、6.3.2.1 低頻交流電作用下木材的電熱效應(yīng)低頻交流電作用下木材的電熱效應(yīng) 6.3.2.2 射頻下木材的極化和介電性射頻下木材的極化和介電性 6.3.2.3 木材的介電系數(shù)木材的介電系數(shù)6.3.2.4 木材的介電損耗木材的介電損耗 6.3.2.5 木材的介電性在木材工業(yè)中的應(yīng)用木材的介電性在木材工業(yè)中的應(yīng)用 6.3.2.4 木材的介電損耗木材的介電損耗 木材處于交流電場(chǎng)中，由于偶極子運(yùn)動(dòng)時(shí)的木材處于交流電場(chǎng)中，由于偶極子運(yùn)動(dòng)時(shí)的內(nèi)摩擦阻力等相互間的作用，使介質(zhì)偶極矩取向內(nèi)摩擦阻力等相互間的作用，使介質(zhì)偶極矩取向滯后于外施電場(chǎng)的變化，宏觀表現(xiàn)為通過(guò)介質(zhì)的滯后于外施電場(chǎng)的變化，宏觀表現(xiàn)為通過(guò)介質(zhì)

42、的總電流總電流I在相位上滯后于極化電流在相位上滯后于極化電流Ic，這樣每一周，這樣每一周期中有一部分電能被介質(zhì)吸收發(fā)熱，這種現(xiàn)象稱(chēng)期中有一部分電能被介質(zhì)吸收發(fā)熱，這種現(xiàn)象稱(chēng)為為介質(zhì)損耗介質(zhì)損耗。 （1）損耗角正切和功率因數(shù)）損耗角正切和功率因數(shù) 損耗角正切損耗角正切tg ：介質(zhì)在交流電場(chǎng)中每周期內(nèi)熱介質(zhì)在交流電場(chǎng)中每周期內(nèi)熱消耗的能量與充放電所用能量之比，在數(shù)值上等消耗的能量與充放電所用能量之比，在數(shù)值上等于熱耗電流于熱耗電流IR與充放電電流與充放電電流IC之比。之比。功率因數(shù)功率因數(shù)：每周期之內(nèi)有功功率（熱消耗功率）與視：每周期之內(nèi)有功功率（熱消耗功率）與視在功率（等于外施電壓與總電流的乘積

43、）之比，在數(shù)在功率（等于外施電壓與總電流的乘積）之比，在數(shù)值上等于熱耗電流與總電流之比。值上等于熱耗電流與總電流之比。 （2）介質(zhì)損耗因數(shù)介質(zhì)損耗因數(shù)（也稱(chēng)介電損耗率）（也稱(chēng)介電損耗率） 等于介電系數(shù)與損等于介電系數(shù)與損耗角正切的乘積。耗角正切的乘積。 （3）影響木材介質(zhì)損耗的主要因素）影響木材介質(zhì)損耗的主要因素 含水率含水率的影響的影響 在相同頻率下，木材損耗角正切與含水率在相同頻率下，木材損耗角正切與含水率u的關(guān)系為：的關(guān)系為：在纖維飽和點(diǎn)以下，隨在纖維飽和點(diǎn)以下，隨u的增加而明顯增大，但是在纖維飽和點(diǎn)以的增加而明顯增大，但是在纖維飽和點(diǎn)以上，這種變化趨于平緩。上，這種變化趨于平緩。 頻率

44、頻率的影響的影響 木材的介質(zhì)損耗與頻率的關(guān)系十分復(fù)雜。木材的介質(zhì)損耗與頻率的關(guān)系十分復(fù)雜。 密度密度的影響的影響 介質(zhì)損耗因數(shù)與密度介質(zhì)損耗因數(shù)與密度有著明顯的正相關(guān)關(guān)系，隨有著明顯的正相關(guān)關(guān)系，隨的增加線性地增大。的增加線性地增大。 紋理方向紋理方向的影響的影響 木材的損耗角正切和介質(zhì)損耗因數(shù)：木材的損耗角正切和介質(zhì)損耗因數(shù)： 6.3.2.1 低頻交流電作用下木材的電熱效應(yīng)低頻交流電作用下木材的電熱效應(yīng) 6.3.2.2 射頻下木材的極化和介電性射頻下木材的極化和介電性 6.3.2.3 木材的介電系數(shù)木材的介電系數(shù)6.3.2.4 木材的介電損耗木材的介電損耗 6.3.2.5 木材的介電性在木材

45、工業(yè)中的應(yīng)用木材的介電性在木材工業(yè)中的應(yīng)用 6.3.2.5 木材的介電性在木材工業(yè)中的應(yīng)用木材的介電性在木材工業(yè)中的應(yīng)用 (1)交流介電式水分儀交流介電式水分儀 通過(guò)測(cè)定木材的介電參數(shù)并將其轉(zhuǎn)化成含水率的方法可通過(guò)測(cè)定木材的介電參數(shù)并將其轉(zhuǎn)化成含水率的方法可以測(cè)定木材的含水率。以測(cè)定木材的含水率。 (2)木材及木制品的高頻熱固化膠合工藝木材及木制品的高頻熱固化膠合工藝 木材在低含水率狀態(tài)下屬于極性介電體，所以當(dāng)把熱固性木材在低含水率狀態(tài)下屬于極性介電體，所以當(dāng)把熱固性的濕膠黏劑施于木材表面時(shí)，由于兩者的介電性不同，可以的濕膠黏劑施于木材表面時(shí)，由于兩者的介電性不同，可以達(dá)到選擇性加熱的目的。達(dá)

46、到選擇性加熱的目的。 (3) 高頻干燥技術(shù)高頻干燥技術(shù) 高頻干燥機(jī)理高頻干燥機(jī)理：是利用濕木材中的水分子在高頻：是利用濕木材中的水分子在高頻電場(chǎng)中的極化來(lái)加快干燥進(jìn)程。電場(chǎng)中的極化來(lái)加快干燥進(jìn)程。 微波干燥機(jī)理微波干燥機(jī)理；利用分子運(yùn)動(dòng)的內(nèi)部加熱，而且比高頻；利用分子運(yùn)動(dòng)的內(nèi)部加熱，而且比高頻更接近水分子的介電吸收頻率，有利于木材內(nèi)水分溫度的更接近水分子的介電吸收頻率，有利于木材內(nèi)水分溫度的提高和排出。提高和排出。 應(yīng)用方面：應(yīng)用方面： 刨花板、纖維板、木塑復(fù)合材（刨花板、纖維板、木塑復(fù)合材（WPC）的加熱聚合、）的加熱聚合、木材的彎曲成型加工技術(shù)、纖維板的定向鋪裝、木材解凍、木材的彎曲成型加

47、工技術(shù)、纖維板的定向鋪裝、木材解凍、防腐和殺蟲(chóng)處理等方面得以應(yīng)用。防腐和殺蟲(chóng)處理等方面得以應(yīng)用。 6.3.3 木材的壓電效應(yīng)和界面的動(dòng)電性質(zhì)木材的壓電效應(yīng)和界面的動(dòng)電性質(zhì)6.3.3.1 壓電效應(yīng)壓電效應(yīng) 6.3.3.2 界面的動(dòng)電性質(zhì)界面的動(dòng)電性質(zhì) 6.3.3.1 壓電效應(yīng)壓電效應(yīng) 具有晶體結(jié)構(gòu)的電介質(zhì)在壓力或機(jī)械振動(dòng)等具有晶體結(jié)構(gòu)的電介質(zhì)在壓力或機(jī)械振動(dòng)等作用下的應(yīng)變也能引起電荷定向集聚（極化）從作用下的應(yīng)變也能引起電荷定向集聚（極化）從而產(chǎn)生電場(chǎng)，這種由力學(xué)變形而引起的介質(zhì)極化而產(chǎn)生電場(chǎng)，這種由力學(xué)變形而引起的介質(zhì)極化稱(chēng)為壓電效應(yīng)稱(chēng)為壓電效應(yīng)。 6.3.3.2 界面的動(dòng)電性質(zhì)界面的動(dòng)電性質(zhì)

48、 在纖維素和木材中，其高分子內(nèi)具有活性的在纖維素和木材中，其高分子內(nèi)具有活性的羥基，當(dāng)木材的微細(xì)粉末分散于水中時(shí)，因?yàn)檫x羥基，當(dāng)木材的微細(xì)粉末分散于水中時(shí)，因?yàn)檫x擇性地吸著羥基離子，所以粒子相對(duì)于水帶有了擇性地吸著羥基離子，所以粒子相對(duì)于水帶有了負(fù)電荷，負(fù)電荷，這種現(xiàn)象稱(chēng)為界面動(dòng)電性這種現(xiàn)象稱(chēng)為界面動(dòng)電性，此時(shí)界面上，此時(shí)界面上產(chǎn)生的電位產(chǎn)生的電位就是就是-電位電位。 6.4木材的熱學(xué)性質(zhì)木材的熱學(xué)性質(zhì) 用用比熱、導(dǎo)熱系數(shù)、導(dǎo)溫系數(shù)比熱、導(dǎo)熱系數(shù)、導(dǎo)溫系數(shù)等熱物理參數(shù)等熱物理參數(shù)來(lái)綜合表征的。這些熱物理參數(shù)，在木材加工的來(lái)綜合表征的。這些熱物理參數(shù)，在木材加工的熱處理（如原木的解凍、木段的蒸煮

49、、木材干燥、熱處理（如原木的解凍、木段的蒸煮、木材干燥、人造板板坯的加熱預(yù)處理等）中，是重要的工藝人造板板坯的加熱預(yù)處理等）中，是重要的工藝參數(shù)；在建筑部門(mén)進(jìn)行隔熱、保溫設(shè)計(jì)時(shí)，是不參數(shù)；在建筑部門(mén)進(jìn)行隔熱、保溫設(shè)計(jì)時(shí)，是不可缺少的數(shù)據(jù)指標(biāo)?？扇鄙俚臄?shù)據(jù)指標(biāo)。6.4.1 木材的比熱和熱容量木材的比熱和熱容量6.4.2 木材的導(dǎo)熱系數(shù)木材的導(dǎo)熱系數(shù)6.4.3 木材的導(dǎo)溫系數(shù)木材的導(dǎo)溫系數(shù)6.4.4 木材的蓄熱系數(shù)木材的蓄熱系數(shù)6.4.5 木材的熱膨脹與熱收縮木材的熱膨脹與熱收縮6.4.6 熱對(duì)木材性質(zhì)的影響熱對(duì)木材性質(zhì)的影響6.4.7 木材熱物理參數(shù)的測(cè)量木材熱物理參數(shù)的測(cè)量6.4.1 木材的比

50、熱和熱容量木材的比熱和熱容量n熱容量熱容量:n熱容量系數(shù)熱容量系數(shù):n n n 1 、0 為溫度為溫度n比熱比熱:為單位量的某種物質(zhì)溫度變化為單位量的某種物質(zhì)溫度變化1所吸收或所吸收或放出的熱量。放出的熱量。)(/01mQmQC)(01mCQ6.4.2 木材的導(dǎo)熱系數(shù)木材的導(dǎo)熱系數(shù)n導(dǎo)熱系數(shù)表征物體傳遞熱量的能力。導(dǎo)熱系數(shù)表征物體傳遞熱量的能力。n導(dǎo)熱系數(shù)（導(dǎo)熱系數(shù)（ ）：以在物體兩個(gè)平行的相對(duì)面之：以在物體兩個(gè)平行的相對(duì)面之間的距離為單位，溫度差恒定為間的距離為單位，溫度差恒定為1時(shí)，單位時(shí)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積的熱量。間內(nèi)通過(guò)單位面積的熱量。n 單位為單位為W/(mK)。n傳導(dǎo)的熱量傳

51、導(dǎo)的熱量Q：n nA為垂直于熱流方向的面積為垂直于熱流方向的面積(m2)；t為時(shí)間為時(shí)間(h)；1和和2分別為低溫面和高溫面的溫度分別為低溫面和高溫面的溫度()；d為兩面為兩面間的距離。間的距離。dtAQ)(12)(12tAdQn影響木材導(dǎo)熱系數(shù)的主要因子：影響木材導(dǎo)熱系數(shù)的主要因子：n(1)木材密度的影響木材密度的影響 n木材導(dǎo)熱系數(shù)隨著木材密度的木材導(dǎo)熱系數(shù)隨著木材密度的增加大致成比例地增加。增加大致成比例地增加。在室溫、氣干含水率條件下木材密度對(duì)導(dǎo)熱系在室溫、氣干含水率條件下木材密度對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)的影響數(shù)的影響（自劉一星，（自劉一星，19941994）熱流方向?yàn)橄蚁?；熱流方向?yàn)橄蚁颍粺崃鞣较?/p>

52、為徑向熱流方向?yàn)閺较騨 (2)含水率的影響含水率的影響 n隨著木材含水率的增加，木材的導(dǎo)熱系數(shù)增大。隨著木材含水率的增加，木材的導(dǎo)熱系數(shù)增大。n(3)溫度的影響溫度的影響 n導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度的升高而增大。導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度的升高而增大。n (4)熱流方向的影響熱流方向的影響 n同樹(shù)種木材順紋方向的導(dǎo)熱系數(shù)明顯大于橫紋方向的導(dǎo)熱系數(shù)。同樹(shù)種木材順紋方向的導(dǎo)熱系數(shù)明顯大于橫紋方向的導(dǎo)熱系數(shù)。 徑向?qū)嵯禂?shù)大于弦向，平均約相差徑向?qū)嵯禂?shù)大于弦向，平均約相差12.7%。 6.4.3 木材的導(dǎo)溫系數(shù)木材的導(dǎo)溫系數(shù)n導(dǎo)溫系數(shù)又稱(chēng)熱擴(kuò)散率（導(dǎo)溫系數(shù)又稱(chēng)熱擴(kuò)散率（ ）。）。n是表征材料是表征材料(如木材如木材)在

53、冷卻或加熱的非穩(wěn)定狀態(tài)過(guò)程中，在冷卻或加熱的非穩(wěn)定狀態(tài)過(guò)程中，各點(diǎn)溫度迅速趨于一致的能力各點(diǎn)溫度迅速趨于一致的能力(即各點(diǎn)達(dá)到同一溫度的即各點(diǎn)達(dá)到同一溫度的速度速度)。n 導(dǎo)溫系數(shù)導(dǎo)溫系數(shù)(m2/s)；n導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)W/(mK)；nC 比熱比熱kJ/(kgK)；n密度密度(kg/m3)；nC 體積熱容量體積熱容量kJ/(m3K)。 )/(2smC 木材的導(dǎo)溫系數(shù)的影響因子木材的導(dǎo)溫系數(shù)的影響因子：密度、含水率、溫度和熱流方向：密度、含水率、溫度和熱流方向 （1）木材密度的影響）木材密度的影響 （2）含水率的影響）含水率的影響 （3）溫度的影響）溫度的影響 n溫度對(duì)導(dǎo)溫系數(shù)的影響幅度較??；在

54、正溫度溫度對(duì)導(dǎo)溫系數(shù)的影響幅度較小；在正溫度(0100)下，下，絕干木材的導(dǎo)溫系數(shù)隨溫度的上升而略有降低。絕干木材的導(dǎo)溫系數(shù)隨溫度的上升而略有降低。（4）熱流方向的影響）熱流方向的影響 n熱流方向?qū)δ静膶?dǎo)溫系數(shù)的影響與它對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)的影響方熱流方向?qū)δ静膶?dǎo)溫系數(shù)的影響與它對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)的影響方式相同。式相同。6.4.4 木材的蓄熱系數(shù)木材的蓄熱系數(shù) 蓄熱系數(shù)（蓄熱系數(shù)（ S ），是表征在周期性外施熱作用），是表征在周期性外施熱作用下，材料儲(chǔ)蓄熱量的能力的熱物理參數(shù)。下，材料儲(chǔ)蓄熱量的能力的熱物理參數(shù)。 kJ/(m2hK) TCS2 6.4.5 木材的熱膨脹與熱收縮木材的熱膨脹與熱收縮 熱膨脹熱膨脹：

55、固體的尺寸隨溫度升高而增大的現(xiàn)象。：固體的尺寸隨溫度升高而增大的現(xiàn)象。 線熱膨脹系數(shù)線熱膨脹系數(shù)和體積熱膨脹系數(shù)和體積熱膨脹系數(shù)： n木材的熱膨脹系數(shù)很小，一般可忽略其熱膨脹效應(yīng)。但是，木材的熱膨脹系數(shù)很小，一般可忽略其熱膨脹效應(yīng)。但是，當(dāng)木材內(nèi)部有溫度梯度時(shí)，會(huì)因熱膨脹產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力可能當(dāng)木材內(nèi)部有溫度梯度時(shí)，會(huì)因熱膨脹產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力可能造成木材的變形。造成木材的變形。6.4.6 熱對(duì)木材性質(zhì)的影響熱對(duì)木材性質(zhì)的影響n木材在受熱條件下，吸濕性降低（由于吸濕性較強(qiáng)的多木材在受熱條件下，吸濕性降低（由于吸濕性較強(qiáng)的多糖類(lèi)的熱分解所致），彈性模量提高；如繼續(xù)延長(zhǎng)熱處糖類(lèi)的熱分解所致），彈性模量提高；如

56、繼續(xù)延長(zhǎng)熱處理時(shí)間，就會(huì)造成木材化學(xué)成分的熱分解，導(dǎo)致木材力理時(shí)間，就會(huì)造成木材化學(xué)成分的熱分解，導(dǎo)致木材力學(xué)性質(zhì)降低。學(xué)性質(zhì)降低。n長(zhǎng)期蒸煮處理可導(dǎo)致木材彈性模量減小、各種力學(xué)強(qiáng)度長(zhǎng)期蒸煮處理可導(dǎo)致木材彈性模量減小、各種力學(xué)強(qiáng)度下降，尤其是對(duì)沖擊韌性的影響顯著，其主要原因是長(zhǎng)下降，尤其是對(duì)沖擊韌性的影響顯著，其主要原因是長(zhǎng)期蒸煮過(guò)程中半纖維素的過(guò)度降解和脫出。期蒸煮過(guò)程中半纖維素的過(guò)度降解和脫出。n適當(dāng)溫度、時(shí)間條件下的水煮或汽蒸處理，可以起到釋適當(dāng)溫度、時(shí)間條件下的水煮或汽蒸處理，可以起到釋放內(nèi)部應(yīng)力、降低吸濕性、固定木材變形的作用。放內(nèi)部應(yīng)力、降低吸濕性、固定木材變形的作用。6. .5

57、木材的聲學(xué)性質(zhì)木材的聲學(xué)性質(zhì) 木材的聲學(xué)性質(zhì)，包括木材的振動(dòng)特性、傳聲特性、空間聲學(xué)性質(zhì)(吸收、反射、透射)、樂(lè)器聲學(xué)性能品質(zhì)等與聲波有關(guān)的固體材料特性。 6. .5 木材的聲學(xué)性質(zhì)木材的聲學(xué)性質(zhì)6.5.1 木材的振動(dòng)特性木材的振動(dòng)特性6.5.2 木材的傳聲特性木材的傳聲特性6.5.3 木材聲學(xué)性能品質(zhì)評(píng)價(jià)簡(jiǎn)述木材聲學(xué)性能品質(zhì)評(píng)價(jià)簡(jiǎn)述6.5.4 木材的聲傳播、聲共振與木材的聲傳播、聲共振與 材質(zhì)無(wú)損檢測(cè)材質(zhì)無(wú)損檢測(cè)6.5.1 木材的振動(dòng)特性木材的振動(dòng)特性 共振共振是指物質(zhì)在強(qiáng)度相同而周期變化的外力作用是指物質(zhì)在強(qiáng)度相同而周期變化的外力作用下，能夠在特定的頻率下振幅急劇增大并得到最下，能夠在特定

58、的頻率下振幅急劇增大并得到最大振幅的現(xiàn)象。大振幅的現(xiàn)象。 共振現(xiàn)象對(duì)應(yīng)的頻率稱(chēng)為共振現(xiàn)象對(duì)應(yīng)的頻率稱(chēng)為共振頻率或固有頻率共振頻率或固有頻率。阻尼自由振動(dòng)：阻尼自由振動(dòng)：6.5.1 木材的振動(dòng)特性木材的振動(dòng)特性6.5.1.1 木材的三種基本振動(dòng)方式與共振頻率木材的三種基本振動(dòng)方式與共振頻率 6.5.1.2 木材的聲輻射性能和內(nèi)摩擦衰減木材的聲輻射性能和內(nèi)摩擦衰減 6.5.1.3 木材的聲阻抗木材的聲阻抗(特性阻抗特性阻抗) 6.5.1.1 木材的三種基本振動(dòng)方式與共振頻率木材的三種基本振動(dòng)方式與共振頻率 振動(dòng)方式：縱向振動(dòng)、橫向振振動(dòng)方式：縱向振動(dòng)、橫向振 動(dòng)動(dòng)(彎曲振動(dòng)彎曲振動(dòng))和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。和

59、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。 (1)縱向振動(dòng)縱向振動(dòng) 縱向振動(dòng)是振動(dòng)單元縱向振動(dòng)是振動(dòng)單元(質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn))的位移方向與由此位移產(chǎn)的位移方向與由此位移產(chǎn)生的介質(zhì)內(nèi)應(yīng)力方向相平行的振動(dòng)。生的介質(zhì)內(nèi)應(yīng)力方向相平行的振動(dòng)。 長(zhǎng)度方向的聲速長(zhǎng)度方向的聲速v： 基本共振頻率基本共振頻率fr： 木棒長(zhǎng)度為木棒長(zhǎng)度為L(zhǎng)，密度為，密度為，彈性橫量為，彈性橫量為EEv ELLvfr212n(2)橫向振動(dòng)橫向振動(dòng) n 橫向振動(dòng)：橫向振動(dòng)：振動(dòng)元素位移方向和引起的應(yīng)力方向互相垂直振動(dòng)元素位移方向和引起的應(yīng)力方向互相垂直的運(yùn)動(dòng)。（木結(jié)構(gòu)和樂(lè)器上使用）的運(yùn)動(dòng)。（木結(jié)構(gòu)和樂(lè)器上使用）n橫向振動(dòng)包括彎曲運(yùn)動(dòng)。橫向振動(dòng)包括彎曲運(yùn)動(dòng)。n木棒橫向振動(dòng)的

60、共振頻率的影響因素：木棒橫向振動(dòng)的共振頻率的影響因素：n 木材試樣的幾何形狀、尺寸和聲速，振動(dòng)運(yùn)動(dòng)受到抑木材試樣的幾何形狀、尺寸和聲速，振動(dòng)運(yùn)動(dòng)受到抑制的方式有關(guān)。制的方式有關(guān)。n(3)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng) n 扭轉(zhuǎn)振動(dòng)：扭轉(zhuǎn)振動(dòng)：振動(dòng)元素的位移方向圍繞試件長(zhǎng)軸進(jìn)行回轉(zhuǎn)，振動(dòng)元素的位移方向圍繞試件長(zhǎng)軸進(jìn)行回轉(zhuǎn)，如此往復(fù)周期性扭轉(zhuǎn)的振動(dòng)。如此往復(fù)周期性扭轉(zhuǎn)的振動(dòng)。n試件基本共振頻率試件基本共振頻率fr取決于該外加質(zhì)量的慣性矩取決于該外加質(zhì)量的慣性矩I、試件、試件的尺寸和剛性模量的尺寸和剛性模量Gn式中：式中：r為圓截面試件的半徑；為圓截面試件的半徑；L為試件的長(zhǎng)度。為試件的長(zhǎng)度。LIGrfr826.