热解条件对橡木组成结构与纳米压痕测试结果的影响

摘要

以阔叶材橡木为对象,研究热解过程中木材组成结构与微观力学性能的转变特征。分别使用傅里叶红外光谱技术（FTIR）、X射线衍射技术（XRD）和纳米压痕技术（NI）分析热解过程中木材化学组成成分、微纤丝结构和细胞壁微观力学性能的转变。研究结果表明,热解温度达到325℃时木材化学组成与微纤丝结构都发生了显著转变,木材化学成分中的纤维素和半纤维素已基本裂解完毕,木质素结构仍有存在,且已有碳素材料特征峰出现;对应XRD图谱分析,由于纤维素的热解,325℃时细胞壁微纤丝构造引起的衍射峰已经消失。NI研究发现热解温度达到300℃时,橡木纤维细胞壁微观力学性能变化显著,弹性模量从未热解处理的（16.6±1.39）GPa下降至（5.78±0.30）GPa。细胞壁硬度与未热解处理木材的（0.46±0.045）GPa相比,当热解温度为250℃和300℃时,硬度值略有上升,分别为（0.54±0.049）和（0.52±0.024）GPa;同时发现300℃热解后木材细胞壁弹性模量和硬度数值的分散度变小,认为是因细胞壁组成与结构变得均一化所造成。