木材物理學專論

《木材物理學專論》主要包括五部分的內容：第一章講述了木材的細胞壁與空隙構造方面的知識；第二章討論了木材中的水分；第三章進一步介紹了木材的幹縮濕脹性質；第四章討論了木材的粘彈性；第五章介紹了木材的介電性。隨着科技的進步與學科的深入發展，木材作為一種可再生的綠色環境材料已被廣泛應用於與人類生產、生活密切相關的多個領域，而木材的物理性質則是關係到木製品加工和使用的根本性問題，是木材科學的一個重要分支。針對我校木材科學與技術學科研究生課程《高等木材學》常年來缺乏專業教材的實際情況，編者在多年從事木材物理學科研工作及《高等木材學》教學工作的基礎上，通過系統總結研究成果及教學經驗，整理完成此書。 ^[1] 

前 言

第1 章 木材的細胞壁與空隙構造……………………………………（1）

1.1 木材的細胞壁構造… ……………………………………………（1）

1.1.1 微纖絲…………………………………………………………（1）

1.1.2 壁層結構………………………………………………………（2）

1.2 木材的空隙構造… ………………………………………………（3）

1.2.1 木材中空隙的分類……………………………………………（3）

1.2.2 木材的空隙效應………………………………………………（4）

1.2.3 木材中空隙的多樣性…………………………………………（5）

1.2.4 木材中空隙的測定方法………………………………………（6）

1.2.5 木材細胞壁中的空隙構造……………………………………（6）

參考文獻………………………………………………………………（9）

第2 章 木材中的水分……………………………………………… （12）

2.1 木材中水分的類型… ………………………………………… （12）

2.2 木材的水分吸着熱力學量… ………………………………… （13）

2.3 木材的水分吸着理論… ……………………………………… （15）

2.3.1 Dent 水分吸着理論… …………………………………… （15）

2.3.2 BET 水分吸着理論………………………………………… （24）

2.3.3 Hailwood-Horrobin 水分吸着理論… …………………… （27）

2.4 木材的水分吸着動力學… …………………………………… （32）

參考文獻…………………………………………………………… （35）

第3 章 木材的幹縮濕脹…………………………………………… （37）

3.1 木材幹縮濕脹的基本概念、特徵及影響因素… …………… （37）

3.2 木材幹縮濕脹的理論模型… ………………………………… （39）

3.2.1 Barber 和Meylan 的早期理論模型… …………………… （39）

3.2.2 Barber 的改進理論模型… ……………………………… （43）

3.2.3 Barrett 等的雙細胞壁理論模型… ……………………… （46）

CONTENTS

2 目 錄

3.2.4 Cave 理論模型… ………………………………………… （48）

3.3 木材幹縮濕脹的研究進展… ………………………………… （48）

參考文獻…………………………………………………………… （53）

第4 章 木材的黏彈性……………………………………………… （55）

4.1 木材的蠕變… ………………………………………………… （55）

4.2 木材的應力鬆弛… …………………………………………… （57）

4.3 黏彈性的力學模型… ………………………………………… （58）

4.3.1 Maxwell 模型… …………………………………………… （58）

4.3.2 Voigt 模型… ……………………………………………… （59）

4.4 動態黏彈性… ………………………………………………… （61）

4.4.1 滯後與力學損耗…………………………………………… （61）

4.4.2 動態彈性模量……………………………………………… （62）

4.4.3 活化能……………………………………………………… （64）

4.5 木材的各種力學鬆弛現象… ………………………………… （65）

4.5.1 木材的力學鬆弛與水分…………………………………… （65）

4.5.2 木材的機械吸濕蠕變……………………………………… （65）

4.5.3 急冷處理引起的力學鬆弛………………………………… （68）

參考文獻…………………………………………………………… （69）

第5 章 木材的介電性……………………………………………… （71）

5.1 木材的介電參數… …………………………………………… （71）

5.1.1 介電常數…………………………………………………… （71）

5.1.2 介電損耗…………………………………………………… （74）

5.2 木材的介電鬆弛… …………………………………………… （75）

5.3 介電鬆弛的研究方法… ……………………………………… （76）

5.3.1 德拜（Debye）弛豫方程… ……………………………… （76）

5.3.2 Cole-Cole 圓弧則… ……………………………………… （78）

5.3.3 sech 則… ………………………………………………… （80）

5.3.4 Eying 絕對速度反應理論………………………………… （80）

5.4 木材的介電鬆弛與水分… …………………………………… （81）

5.4.1 平衡態下木材的介電鬆弛與水分………………………… （82）

5.4.2 吸着、解吸過程中木材的介電鬆弛與水分……………… （85）

參考文獻…………………………………………………………… （89） ^[1] 

女，漢族。2004年7月本科畢業於北京林業大學木材科學與工程專業，2004年9月至2007年7月於北京林業大學木材科學與技術學科攻讀碩士學位，2010年9月博士畢業於日本島根大學木材加工學科。2010年10月至今於北京林業大學材料科學與技術學院從事木材物理方面的研究與教學工作。在《Wood and Fiber Science》、《Wood Research》等國際學術期刊發表相關論文10餘篇，其中SCI收錄5篇、EI收錄1篇。

男，1953年生。1978年7月本科畢業於東北林業大學，1989年3月碩士畢業於日本京都大學，1995年3月博士畢業於日本鳥取大學，現任北京林業大學材料科學與技術學院院長、木材科學與技術學科帶頭人、教授、博士生導師，多年從事木材物理方面的研究與教學工作。主持完成了國家自然科學基金、國家攻關、948、863等數十項課題研究；在《Holzforschung》、《Wood and Fiber Science》等國際學術期刊發表論文70餘篇，其中SCI收錄14篇、EI收錄7篇；出版專著4部；獲得國家教委科學技術二等獎1項，北京市科學技術二等獎1項；獲得國家發明專利5項。