胶质层对应拉木物理力学性质影响机制的研究

应拉木是普遍存在于人工林木材中的一种品质缺陷，其纤维细胞壁结构的与正常木相比具有很大的差异性，特别是细胞壁中含有高度结晶纤维化的胶质层。胶质层的结构和功能以及两者之间的相关关系一直是木材学、植物学、树木生理学、材料学等学科领域研究的交叉前沿问题。申请人在前期对应拉木部分材性研究基础上，以具有应拉木典型特征的杨树为研究材料，对宏观尺度下胶质层存在程度与应拉木物理力学性能之间的关系；介观尺度下胶质层和其它壁层分离程度与应拉木纤维束物理力学性能之间的关系；微观尺度下胶质层以及其它壁层的干缩特性和表面力学性能等内容的多尺度下全面、深入、系统的研究，来阐述胶质层对应拉木物理力学性质的影响机制。此项研究不仅能对该国际热点研究领域的基础理论进行必要的补充，填补国内在此领域的空白，而且能为我国人工林木材中的应拉木综合利用给出合理的的理论指导，为类似木材品质缺陷问题的研究提供借鉴。

应拉木一直被认为是人工林木材中一种常见品质缺陷，其形成机理、对木材品质的影响机制以及综合利用一直是学术界研究的热点和难点问题。基于此，项目组在前人的研究基础上提出了通过分离应拉木中最为突出的细胞壁层-即胶质层，以此为研究对象分析它对应拉木结构性能和加工利用的影响机制，进而为合理利用应拉木提供更多的科学信息。首先，项目组在前期应拉木研究工作的基础上，更为全面的分析了立木生长应变和伐倒木残余应变之间的关系，应拉木与正常木在解剖指标和化学组成之间的差异性，完成了正常木和应拉木制浆造纸性能的比较；其次，在通过多种技术手段的合理运用（SEM, AFM, XRD,TG, IR etc.），较为全面阐述了胶质层的形貌和理化性质，及其中的微纤丝束排列形式，并通过高强度超声直接以胶质层为原料制备出纳米纤维素晶须；再次，在获得应拉木纸浆的基础上制备出应拉木微晶纤维素，并以此为原料进行纳米纤维素晶须的制备和离子液体溶解及其再生材料制备，获得了2种不同类型的纤维素晶须和3种不同形貌的再生纤维素材料；最后，尝试了对应拉木在离子液体中溶解过程观察，认为胶质层的多孔结构导致它的溶解速率较其它壁层要快很多。上述研究成果更为全面的揭示了应拉木胶质层的结构和性能，最为重要的是提出了以优良纤维素原料的角度来看待应拉木，并实现了以此为原料制备出纳米纤维素晶须和再生纤维素材料，为真正意义上的应拉木变废为宝提供了有效途径。