基于质子探针的木质材料弛豫特征分析

项目利用木质材料天然高分子和水分子中的质子探针（氢原子）能够在磁场内发生共振产生信号的原理，通过核磁共振弛豫理论及核磁共振技术，采用时域核磁共振谱仪及配套探头研究手段，从微观层面探索不同木质材料的核磁共振弛豫特征。利用质子探针在木质材料中的自旋-晶格弛豫、自旋-自旋弛豫和磁矩二阶矩的不同，定量、定性研究不同的木质材料中结晶区、无定型区及二者过渡区域、密度、复杂的多相界面和孔隙信息从而无损提取木质材料微观结构表征的有效参数，并将这一有效参数集合与木质材料宏观性质结合，运用数理统计方法，开拓一套完整的基于质子探针弛豫的木质材料性质表征体系与无损检测研究方法。这一研究将为新的木质复合材料的开发与宏观性质检测方式提供理论基础与实验证明，从而实现具有可操作特色的弛豫- - 材料，微观- - 细观- - 宏观，理论- - 计算- - 实验的三结合，并促进和推动木质材料学、波谱学和传质学等学科领域的深入发展和相互交缘。

项目利用木质材料天然高分子和水分子中的质子探针（氢原子）能够在磁场内发生共振产生信号的原理，通过核磁共振弛豫理论及核磁共振技术，采用时域核磁共振谱仪及配套探头研究手段，从微观层面探索不同木质材料的核磁共振弛豫特征。研究结果表明: 自由感应衰减曲线包含了木质材料中结晶区、无定型区及二者过渡区域信息；在木质材料的干燥与吸湿过程中，弛豫时间的变化能够准确反映水分状态的变化，并能够有效区分木质材料中结合水与自由水的移动；木质材料在不同含水率下的弛豫时间反演曲线能够表征木质材料体系的空隙变化和分布；木材中水分的分子动力学行为能够通过快速场循环核磁共振弛豫技术进行表征。实验数据说明二阶矩和弛豫时间是无损提取木质材料微观结构表征的有效参数，并且这一有效参数与木质材料宏观性质有着密切的关系。这一研究将为新的木质复合材料的开发与宏观性质检测方式提供理论基础与实验证明，从而实现具有可操作特色的弛豫——材料，微观——细观——宏观，理论——计算——实验的三结合，并促进和推动木质材料学、波谱学和传质学等学科领域的深入发展和相互交缘。