第六章木材的物理性质

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木材的物理与化学特性

木材的物理与化学特性
应用:由于木材的传热性和导 电性较差,因此常用于建筑、 家具和室内装饰等领域,以提
供良好的保温和隔音效果。
吸湿性与透气性
木材的吸湿性:木材能吸 收和释放水分,影响木材
的尺寸稳定性和强度
木材的透气性:木材能允 许空气通过,影响木材的
保温和隔音性能
影响因素:树种、温度、 湿度、空气流速等
应用:在木材加工和家具 制造中,需要考虑木材的 吸湿性和透气性,以保证
2
木材的化学特性
纤维素
纤维素的定义: 一种天然高分子 化合物,是植物 细胞壁的主要成 分
纤维素的结构: 由葡萄糖单元通 过β-1,4-糖苷键 连接而成
纤维素的性质: 具有高度的结晶 性和可溶性,是 纸张、纺织品、 木材等材料的重 要成分
纤维素的应用: 用于制造纸张、 纺织品、木材加 工、生物燃料等 领域
木质素的化学结构:由多种 酚类化合物组成,具有复杂
的三维结构。
木质素的提取:可以通过化学 或物理方法从木材中提取木质 素,用于制造各种工业产品。
其他成分
木材中的非纤维素成分, 如树脂、蜡质、单宁等
这些成分对木材的物理和 化学性质有重要影响
树脂可以提高木材的硬度 和耐磨性
蜡质可以提高木材的防水 性和光泽度
木材的物理与化学特性
,
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目录
01 木 材 的 物 理 特 性
02 木 材 的 化 学 特 性
1
木材的物理特性
密度与质量
木材的密度:木材的密度是指木材 单位体积的质量,通常用g/cm³表 示。
密度与质量的关系:木材的密度与 质量成正比,即密度越大,质量越
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半纤维素
半纤维素的定义:木材中的主要成分之一,由多种糖分子组成 半纤维素的作用:增强木材的强度和韧性 半纤维素的化学性质:易溶于水,可被酸、碱、酶等物质分解 半纤维素的应用:用于造纸、纺织、食品等行业

新木材有哪些物理性质

新木材有哪些物理性质

xin木材有哪些物理性质木材的物理性质主要包括木材的含水率、干缩和湿涨、体积质量、导热导电、透水等性质。

1木材的含水率。

以木材中所含水重与干燥木材重量的百分率来表示。

干燥的木材放在潮湿空气中。

会吸收水分潮湿的木材放在干燥空气中会不断蒸发水分。

含水率的大小对木材导热、导电等物理性质影响很大干燥的木材是绝缘性好热导率低含水率高的木材导热导电性都会增大。

潮湿的木材能在较干的空气中失去水分干燥的木材也能从周围的空气中吸收水分这种性能称为吸湿性。

当木材长时间处于一定温度和湿度的空气中则会达到相对稳定的含水率亦即水分的蒸发和吸收趋于平衡这时木材的含水率称为平衡含水率。

平衡含水率随大气的温度和相对湿度而变化。

30的含水率是木材性质的转折点称为纤维饱和点。

新伐木材的含水率一般大于纤维饱和点常在35以上长期处于水中的木材的含水率更高风干木材的含水率常为1525室内干燥的木材含水率常为815。

2木材的干缩和湿胀。

当木材从潮湿状态干燥至纤维饱和点时自由水蒸发其尺寸不改变继续干燥即当细胞壁中吸附水蒸发时则发生体积收缩反之干燥木材吸湿时将发生体积膨胀直达到纤维饱和点时为止此后木材的含水量继续增大而体积不再膨胀。

木材的这种干缩湿胀性随树种而有差异一般来讲表观密度大的含水量多的晚材胀缩就较大。

由于木材的构造不均匀使之在不同方向的干燥值也不一样顺纹方向干缩最小约为01035径向干缩较大约为36弦向干缩最大约为612。

木材的干缩和湿胀与含水率直接相关30含水率是木材性质的转折点也叫纤维饱和点。

含水率高于30时木材不膨胀也不收缩强度恒定含水率在30左右时木材的强度和形状不发生变化含水率低于30时木材的强度和形状会发牛夺化。

3、木材的体积质量。

木材的体积质量是指天然木材单位体积质量kg/m3。

由于木材的树种及含水率不同体积质量也不同。

含水率越高体积质量越大。

一般以含水率为15时的体积质量作为标准体积质量。

在含水率相同的情况下体积质量大的木材材质坚硬强度也大。

木材的物理性质

木材的物理性质

木材的密度与 重量的关系: 木材的密度与 重量成正比, 即密度越大,
重量越重。
木材的密度与 树种的关系: 不同树种的密 度不同,因此 重量也不同。
密度和重量的影响因素
树种:不同树种的密度和 重量不同
年龄:树木年龄越大,密 度和重量越高
湿度:木材的湿度会影响 其密度和重量
温度:温度也会影响木材 的密度和重量
木材的吸湿性可 以吸收声音,降 低噪音
木材的吸湿性可 以吸收热量,保 持室内温度稳定
04
木材的力学性质
弹性模量
定义:木材在受力时抵抗变形 的能力
影响因素:树种、木材的密度、 含水率等
测试方法:拉伸试验、压缩试 验等
应用:木材的强度设计、加工 工艺选择等
抗拉强度
定义:木材抵抗拉伸破坏的能力
影响因素:树种、木材的密度、纹理、含水率等
纹理和花纹的影 响:对木材的强 度、硬度、美观 度等有影响
纹理和花纹的识 别:通过观察木 材的横截面、纵 截面等来识别
木材的缺陷和变异
缺陷:节子、裂纹、腐朽、 虫眼等
变异:颜色、纹理、硬度、 密度等
原因:生长环境、气候条 件、树种差异等
影响:美观度、强度、耐 用性等
THANK YOU
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02
木材的导热和导电 性能
导热性能
木材的导热系数:描述木材导热 能力的参数
应用:木材的导热性能在室内设 计中的应用,如地板、家具等
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影响因素:木材的种类、密度、 湿度等
与其他材料的比较:木材与其他 材料的导热性能比较,如金属、 塑料等
导电性能
木材的导电性能:木材是绝缘体, 导电性能较差

木材的力学性能

木材的力学性能

1.化学性质化学组成——纤维素、木质素和半纤维素是构成细胞壁的主要成分,此外还有脂肪、树脂、蛋白质、挥发油以及无机化合物等。

木材对酸碱有―定的抵抗力,对氧化性能强的酸,则抵抗力差;对强碱,会产生变色、膨胀、软化而导致强度下降。

―般液体的浸透对木材的影响较小。

2.物理性质1)含水量木材中的含水量以含水率表示,指所含水的质量占干燥木材质量的百分比。

木材内部所含水分,可分为以下三种。

(1)自由水。

存在于细胞腔和细胞间隙中的水分。

自由水的得失影响木材的表观密度、保存性、燃烧性、抗腐蚀性、干燥性、渗透性。

(2)吸附水。

被吸附在细胞壁内细纤维间的水分。

吸附水的得失影响木材的强度和胀缩。

(3)化合水。

木材化学成分中的结合水。

对木材性能无大影响。

纤维饱和点——指当木材中无自由水,仅细胞壁内充满了吸附水时的木材含水率。

树种不同,纤维饱和点随之不同,―般介于25%~35%,平均值约为30%。

纤维饱和点是木材物理力学性质发生变化的转折点。

平衡含水率——木材长期处于―定温、湿度的空气中,达到相对稳定(即水分的蒸发和吸收趋于平衡)的含水率。

平衡含水率是随大气的温度和相对湿度的变化而变化的。

木材的含水率:新伐木材常在35%以上;风干木材在15%~25%;室内干燥木材在8%~15%。

2)湿胀、干缩的特点当木材从潮湿状态干燥至纤维饱和点时,自由水蒸发,其尺寸不变,继续干燥时吸附水蒸发,则发生体积收缩。

反之,干燥木材吸湿时,发生体积膨胀,直至含水量达纤维饱和点为止。

继续吸湿,则不再膨胀,见图10.7.1。

―般地,表观密度大的,夏材含量多的,胀缩就较大。

因木材构造不均匀,其胀缩具有方向性,同―木材,其胀缩沿弦向最大,径向次之,纤维方向最小,见图10.7.1。

这主要是受髓线的影响,其次是边材的含水量高于心材含水量。

图10.7.1含水量对松木胀缩变形的影响木材长期湿胀干缩交替,会产生翘曲开裂。

因而潮湿的木材在加工或使用前应进行干燥处理,使木材的含水率达到平衡含水率,与将来使用的环境湿度相适应。

8第六章 木材的物理性质

8第六章 木材的物理性质

(五)木材的干缩湿胀对木材加工和使用的影响
1、木材干燥过程中木材内产生应力,使木材 容易产生开裂和变形; 2、木材的各种变形
图6-12木材中不同位置木材的不同变形
(1)翘弯 (2)顺弯
(3)横弯
(4)扭曲
图6-13 木材的典型变形
(六)减小木材干缩湿胀的方法
1、减小细胞壁的膨胀
(1) 用极性较小或非极性基团取代 -OH 或其它方法 降低-OH量,如: 热处理; 酯化:乙酰化,异氰酸酯化; 缩醛化; 醚化:丙烯腈,环氧化物等处理。 (2)用憎水物(疏水物)覆盖自由表面,堵塞水的通 道,阻止水分子进入细胞壁;
3、木材的空隙度:
单位体积的木材减去木材物质所占的体积以及水 所占的体积。 绝干材的空隙度 (%)=(1-木材的绝干密度 / 木材 的实质密度)×100% 。
四、木材密度的测定
1、直接测量法(干燥法) 2、水银膨胀计测定法 3、排水法
天平
排水法测定木材的平衡含水率总比解吸时要低,这种现象称为 吸湿滞后。
木材的吸着滞后
(一)木材的干缩湿胀
1、现象:在绝干状
态和纤维饱和点含水率 范围内,由于水分进出 木材细胞壁的非结晶领 域,引起的非结晶领域 的收缩(shrinkage)或湿 胀(swelling),导致细胞 壁尺寸变化,最终木材 整体尺寸变化的现象。
2、径向和弦向
(1) 木射线的作用; (2) 早材和晚材的相互作用; (3) 细胞径面壁上纹孔多,扰乱了微纤丝的排列,纤 丝角增大; (4) 单位尺寸的径面壁上胞间层物质和胞壁物质相对 于弦面壁上的要少。
3、差异干缩
相同条件下,木材的弦向和径向收缩的比值。
(四)木材干缩湿胀的影响因素
1、方向 2、树种 3、密度 4、晚材率 5、应力木 6、应力

木材的物理性质

木材的物理性质

1. 木材中的吸附水:组成木材的细胞壁物质—纤维素和半纤维素等化学成分结构中有许多自由羟基(—OH),它们具有很强的吸湿能力。

在一定温度和湿度条件下,胞壁纤维素、半纤维素等组分中的自由羟基,借助氢键力和分子间力吸附空气中的水分子,形成多分子层吸附水;水层的厚度随空气相对湿度的变化而变化,当水层厚度小于它相适应的厚度时,则由空气中吸附水蒸汽分子,增加水层厚度;反之,当水层厚度大于它相适应的厚度时,则向空气中蒸发水分,水层变薄,直到达到它所适应的厚度为止。

木材中存在着大毛细管和微毛细胞系统,因此木材是个多微毛细孔体。

这些毛细孔体具有很高的空隙率和有巨大内表面,具有强烈的吸附性和发生毛细管凝结现象。

在一定相对湿度的空气中,会吸附水蒸汽而形成毛细管凝结水,达纤维饱和点为止。

微观上,木材细胞壁微纤丝上纤维素链状分子彼此靠近,当微纤丝链之间距离很近时,部分羟基与羟基之间形成新的氢键结合;再次吸湿时因部分相互吸引、价键满足的羟基不能再从空气中吸收更多的水分,因此吸附量减少。

2. 木材中水分的种类:木材中的水分按其存在的状态可分自由水(毛细管水)、吸着水和化合水三类。

(1)自由水自由水是指以游离态存在于木材细胞的胞腔、细胞间隙和纹孔腔这类大毛细管中的水分,包括液态水和细胞腔内水蒸汽两部分;理论上,毛细管内的水均受毛细管张力的束缚,张力大小与毛细管直径大小成反比,直径越大,表面张力越小,束缚力也越小。

木材中大毛细管对水分的束缚力较微弱,水分蒸发、移动与水在自由界面的蒸发和移动相近。

自由水多少主要由木材孔隙体积(孔隙度)决定,它影响到木材重量、燃烧性、渗透性和耐久性,对木材体积稳定性、力学、电学等性质无影响。

(2)吸着水吸着水是指以吸附状态存在于细胞壁中微毛细管的水,即细胞壁微纤丝之间的水分。

木材胞壁中微纤丝之间的微毛细管直径很小,对水有较强的束缚力,除去吸着水需要比除去自由水要消耗更多的能量。

吸着水多少对木材物理力学性质和木材加工利用有着重要的影响。

第六章 木材及其加工技术

第六章 木材及其加工技术



3.调整空气湿度:木材由长管状细胞组成,能吸水 和蒸发。
4.具有可塑性:蒸煮的切片在热压下弯曲成型。可 用胶,钉等方法牢固结合。 5.易加工和涂饰:易锯,刨,打孔,切,组合成型。涂


料附着力强(因其管状细胞)。

6.良好的绝缘性:随含水量增大其绝缘性降低。 7.易变形,易燃:如开裂、扭曲、翘曲。 8.各向异性:纤维分布方向不同。
可以代替木材用作版画板、室内外装饰和建筑物装饰材料,


也可用于雕刻等。
10) 脱色木材

木材种类繁多,木质颜色相差甚大,即使用同一种木材 也常有墨水线及斑纹,不利于制作高技术的全浅色或原色
木制品。将过氧化氢、氨水和水配成木材脱色剂,用毛刷 涂在斑纹或墨水线的木质上,可消除斑纹或墨水线,制成 脱色木材。


(4)板材拼接常用的结合形式
木制品上较宽幅度的板材,一般都是采用实木板拼接成人
造板。采用实木板拼接时,为减小拼接后的翘曲变形,应尽 可能选用材质相近的板料。用胶粘剂或既用胶粘剂又用榫、 槽、钉等结构,拼接成具有一定强度的较宽幅面板材。
三、木材制品的表面装饰工艺
木制品制成后,进行表面涂饰、着色,以提高制品的表 面质量和防腐能力,增强制品外观的美感效果。 通常包括几道工序: 1)表面处理 包括去除木材表面的脏污、胶迹、磨屑、松脂,及腻 平局部节子、裂纹、孔洞、凹坑等缺陷和砂磨等。 2)木材着色 指的是为保持木纹肌理效果,对制品表面作透明装饰 时进行的表面处理。 3)涂饰涂料 木制品的表面处理工作完成之后,可用手工涂刷或喷 涂的方法涂饰底漆和面漆。
7)模压木材

我国采用模压木制品技术制作木器,其最大特点是不需要

木材力学性能参考

木材力学性能参考

(4)木材蠕变特性研究简介
➢ 木材的蠕变特性曲线是一 粘弹性曲线。
J (t )
(t ) 0
➢ 木材的蠕变变形由三个部 分组成:
第一部分 是由木材内部高度结晶的微纤丝构架而引起的 弹性变形,这种变形是瞬间完成;
(4)木材蠕变特性研究简介
第二部分是链段的伸展而 引起的延迟弹性 变形,这种变形 是随时间而变化 的;
值约为0.7,针叶树材该比值约为0.78,软阔叶树材为0.70,硬阔 叶树材为0.66。针叶树材具有较高比例极限的原因是,它的构造较 单纯且有规律;硬阔叶树环孔材因构造不均一,使这一比值最低。
(2)顺纹抗压强度试样破坏的形状
根据试样破坏面的状态,顺纹抗压试样的破坏 可分为以下六种形状:压缩、楔形劈裂、剪切、 劈裂、压缩与顺纹剪切和压披,
学习木材力学性质的意义
—— 掌握木材的特性,合理选才、用材。
学习难点
—— 木材力学性质基本概念的理解、木材力学性
质特点及其影响因素。 本章重点
—— 掌握木材主要力学性质的种类、受力方式及 其测定方法。
—— 木材允许应力的确定。
6.1 木材力学基础理论与特点 6.1.1 应力与应变 6.1.1.1 应力
6.1. 3 刚度、脆性、韧性和塑性
(1)刚度——材料抵抗变形的能力 木材具有较高的刚度-密度比,故
可用于建筑材料。
(2)脆性——材料在破坏之前无明显变形的 性质。
➢ 木材的脆性与树种、生长环境、遗传、生长 应力、缺陷和腐朽有关。
➢ 脆性大的木材,一 般质量较轻,纤维 素的含量低。
➢ 生长轮特别宽的针叶树材及生长轮特别窄的 阔叶树材易形成脆性木材。
5.1.5.2 多孔性
木材主要是细胞组成,微观构造上横切面所观 察到细胞断面为孔眼;径切面、弦切面上为中 空管状,及细胞壁上纹孔等;宏观构造上,导 管分子孔状结构等。

木材的力学性能

木材的力学性能

1.化学性质化学组成——纤维素、木质素和半纤维素是构成细胞壁的主要成分,此外还有脂肪、树脂、蛋白质、挥发油以及无机化合物等。

木材对酸碱有―定的抵抗力,对氧化性能强的酸,则抵抗力差;对强碱,会产生变色、膨胀、软化而导致强度下降。

―般液体的浸透对木材的影响较小。

2.物理性质1)含水量木材中的含水量以含水率表示,指所含水的质量占干燥木材质量的百分比。

木材内部所含水分,可分为以下三种。

(1)自由水。

存在于细胞腔和细胞间隙中的水分。

自由水的得失影响木材的表观密度、保存性、燃烧性、抗腐蚀性、干燥性、渗透性。

(2)吸附水。

被吸附在细胞壁内细纤维间的水分。

吸附水的得失影响木材的强度和胀缩。

(3)化合水。

木材化学成分中的结合水。

对木材性能无大影响。

纤维饱和点——指当木材中无自由水,仅细胞壁内充满了吸附水时的木材含水率。

树种不同,纤维饱和点随之不同,―般介于25%~35%,平均值约为30%。

纤维饱和点是木材物理力学性质发生变化的转折点。

平衡含水率——木材长期处于―定温、湿度的空气中,达到相对稳定(即水分的蒸发和吸收趋于平衡)的含水率。

平衡含水率是随大气的温度和相对湿度的变化而变化的。

木材的含水率:新伐木材常在35%以上;风干木材在15%~25%;室内干燥木材在8%~15%。

2)湿胀、干缩的特点当木材从潮湿状态干燥至纤维饱和点时,自由水蒸发,其尺寸不变,继续干燥时吸附水蒸发,则发生体积收缩。

反之,干燥木材吸湿时,发生体积膨胀,直至含水量达纤维饱和点为止。

继续吸湿,则不再膨胀,见图10.7.1。

―般地,表观密度大的,夏材含量多的,胀缩就较大。

因木材构造不均匀,其胀缩具有方向性,同―木材,其胀缩沿弦向最大,径向次之,纤维方向最小,见图10.7.1。

这主要是受髓线的影响,其次是边材的含水量高于心材含水量。

图10.7.1含水量对松木胀缩变形的影响木材长期湿胀干缩交替,会产生翘曲开裂。

因而潮湿的木材在加工或使用前应进行干燥处理,使木材的含水率达到平衡含水率,与将来使用的环境湿度相适应。

木材学:木材的物理性质

木材学:木材的物理性质

木材测湿仪
插入式木材测湿仪
测量原理:电阻式测量木 材水分
感应式水分测定仪
测量原理:电磁波感应木材水 分,不损坏木材,测量精度高, 测量范围:0~50%
木材的吸湿性
5.1.3.1 木材吸湿性及其产生原因
木材的吸湿性是指木材从空气中吸收水 分或向空气中蒸发水分的性质。
木材细胞壁结构
细胞壁内微纤丝组成 微纤丝由纤维素分子链组成, 分为结晶区与无定形区
(2)沿半径方向的变化规律:
针叶材:髓心最小,向外随树龄增大木材密度逐渐 增大,半径方向至距树皮1/2处,密度达最大值, 此后又逐渐下降。
阔叶材: 1)∵具心材的环孔材:心材密度大,年轮宽度与密
度∴成正相关关系,但靠近髓部及靠近树皮的部分, 木材密度则较小。

2)散∴孔材:自髓心向树皮方向木材密度逐渐增大。
2)自由水(free water)
存在于细胞腔和细胞间隙(即大毛细管系统) 中的水分。
其与木材的结合方式为物理结合,结合并 不紧密,故易于从木材中逸出,也容易吸入。
自由水的范围:60~70%至200~250% 。
自由水的增减对木材的力学性质几乎无影 响,仅影响木材的重量、燃烧值和传热值
3)吸着水(bound water)— 由吸附水和微毛细管 水两部分组成。
讨论:为什么常用气干材或生材测定木材平衡 含水率?能否用绝干材,为什么?
木材平衡含水率是一个动态值:与环境的温、 湿度条件、木材尺寸等有关,地区间存在差异。
讨论:木材平衡含水率在木材加工中的应用
木材中水分的移动
木材水分移动的主要通道与机理 木材细胞中的主要空隙: 含水率高于纤维饱和点时: 毛细管张力差引起的
② 微毛细管水— 存在于组成细胞壁的微纤丝、大 纤丝之间所构成的微毛细管内的水分。‘

第六章木材的物理性质

第六章木材的物理性质

第六章⽊材的物理性质第16次课授课时间:2006年4⽉20⽇(星期四)1、2节第六章⽊材的物理性质§3. ⽊材的电学性质1、⽊材的导电性电阻率与电导率电阻率,是指单位截⾯积及单位长度上均匀导线的电阻值,是物体的固有属性,电阻率越⼤则材料导电能⼒越弱。

电导率,是电阻率的倒数,单位为11--?Ωm ,电导率越⼤,则说明材料导电能⼒越强。

1.2 ⽊材的电导原理⽊材含⽔率在0%~20%的范围内,影响电导机理的主要因⼦是⽊材中的⾃由离⼦浓度(载流⼦的数⽬);在更⾼的含⽔率范围内,被吸着的束缚离⼦的解离度很⾼,离⼦迁移率上升为决定电导的主要因⼦。

1.3 影响⽊材直流电导率的因素⽊材的直流电导率受含⽔率、温度、⽊材的构造、密度等影响。

2、⽊材的介电性2.1 低频交流电作⽤下⽊材的电热效应在低频交流电场中,欧姆定律对⽊材介质也成⽴,产⽣的焦⽿热和直流电作⽤下相同。

2.2 射频下⽊材的极化和介电性在射频下⽊材表现出介电性。

所谓介电性,是指物质受到电场作⽤时,构成物质的带电粒⼦只能产⽣微观上的位移⽽不能进⾏宏观上的迁移的性质。

⽊材中的极化现象有以下⼏类:电⼦极化、离⼦(原⼦)极化、偶极(取向)极化、界⾯(结构)极化和电解极化。

⽊材的介电性主要由介电系数和损耗⾓正切表⽰。

2.3 ⽊材的介电系数(1)介电系数介电系数ε是表征⽊材在交流电场作⽤下介质的极化强度和介电体存储电荷能⼒的物理参数。

其定义为:⽊材介质电容器的电容量与同体积尺⼨、同⼏何形状的真空电容器的电容量之⽐值。

(2)影响⽊材介电系数的因素影响⽊材介电系数的因素很多,主要包括⽊材含⽔率、密度、频率、树种、纹理⽅向、电场⽅向等。

⽊材的介电损耗(1)损耗⾓正切和功率因数:其定义为:介质在交流电场中每周期内热消耗的能量与充放电所⽤能量之⽐。

功率因数的基本定义为:每周期之内有功功率(热消耗功率)与视在功率(等于外施电压与总电流的乘积)之⽐。

(2)介质损耗因数(也称介电损耗率):介电损耗因数是与能量损失成正⽐的量,数值上等于介电系数与损耗⾓正切的乘积。

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第16次课授课时间:2006年4月20日(星期四)1、2节
第六章 木材的物理性质
§3. 木材的电学性质
1、 木材的导电性
电阻率与电导率
电阻率,是指单位截面积及单位长度上均匀导线的电阻值,是物体的固有属性,电阻率
越大则材料导电能力越弱。

电导率,是电阻率的倒数,单位为11--⋅Ωm ,电导率越大,则说
明材料导电能力越强。

1.2 木材的电导原理
木材含水率在0%~20%的范围内,影响电导机理的主要因子是木材中的自由离子浓度(载流子的数目);在更高的含水率范围内,被吸着的束缚离子的解离度很高,离子迁移率上升为决定电导的主要因子。

1.3 影响木材直流电导率的因素
木材的直流电导率受含水率、温度、木材的构造、密度等影响。

2、 木材的介电性
2.1 低频交流电作用下木材的电热效应
在低频交流电场中,欧姆定律对木材介质也成立,产生的焦耳热和直流电作用下相同。

2.2 射频下木材的极化和介电性
在射频下木材表现出介电性。

所谓介电性,是指物质受到电场作用时,构成物质的带电粒子只能产生微观上的位移而不能进行宏观上的迁移的性质。

木材中的极化现象有以下几类:电子极化、离子(原子)极化、偶极(取向)极化、界面(结构)极化和电解极化。

木材的介电性主要由介电系数和损耗角正切表示。

2.3 木材的介电系数
(1) 介电系数介电系数ε是表征木材在交流电场作用下介质的极化强度和介
电体存储电荷能力的物理参数。

其定义为:木材介质电容器的电容量与同体积尺寸、同几何形状的真空电容器的电容量之比值。

(2)
影响木材介电系数的因素 影响木材介电系数的因素很多,主要包括木材含水率、密度、频率、树种、纹理方向、电场方向等。

木材的介电损耗
(1)损耗角正切和功率因数:其定义为:介质在交流电场中每周期内热消耗的能量与充放电所用能量之比。

功率因数的基本定义为:每周期之内有功功率(热消耗功率)与视在功率
(等于外施电压与总电流的乘积)之比。

(2)介质损耗因数(也称介电损耗率):介电损耗因数是与能量损失成正比的量,数值上等于介电系数与损耗角正切的乘积。

(3)影响木材介质损耗的主要因素:含水率、频率、密度、纹理方向。

木材的介电性在木材工业中的应用
(1) 交流介电式水分仪。

(2) 木材及木制品的高频热固化胶合工艺。

(3) 高频干燥技术。

3、木材的压电效应和界面的动电性质
3.1压电效应
具有晶体结构的电介质在压力或机械振动等作用下的应变也能引起电荷定向集聚(极化)从而产生电场,这种由力学变形而引起的介质极化称为压电效应。

木材的压电效应具有以下规律:(1)木材压电率与木材的弹性模量成反比;(2)压电率随温度升高而增大,随含水率升高而绝对值减小;(3)密度大的木材,其压电率也较高;(4)各向异性程度越高的木材的压电效应越明显。

3.2界面的动电性质
§4. 木材的热学性质
1、木材的比热和热容量
在物理学中,某物质比热的基本定义为:使该物质的温度提高1℃所需的热量与将同质量水的温度提高1℃所需要的热量之比,相当于该物质的热容量系数与水的热容量系数之比。

2、木材的导热系数
导热系数的基本定义为:以在物体两个平行的相对面之间的距离为单位,温度差恒定为1℃时,单位时间内通过单位面积的热量。

导热系数通常用符号λ表示,单位为W/(m﹒K)。

影响木材导热系数的因子主要如下:密度、含水率、温度、热流方向。

3、木材的导温系数
导温系数的物理意义是表征材料(如木材)在冷却或加热的非稳定状态过程中,各点温度迅速趋于一致的能力(即各点达到同一温度的速度)。

导温系数越大,则各点达到同一温度的速度就越快。

导温系数通常用符号α来表示,其单位为m2/s。

木材的导温系数在一定程度上也要受到密度、含水率、温度和热流方向等因子的影响。

4、木材的蓄热系数
蓄热系数,是表征在周期性外施热作用下,材料储蓄热量的能力的热物理参数。

蓄热系数越大,则材料在周期性热作用下表面温度的波动就越小,材料的热稳定性越好。

蓄热系数通常用符号S来表示,其单位为kJ/(m2﹒h﹒K)。

5、木材的热膨胀与热收缩
固体的尺寸随温度升高而增大的现象称为热膨胀。

木材的热膨胀系数很小,在10-6~10-5的数量级,明显小于其他建筑材料。

木材是各向异性材料,其不同纹理方向的线膨胀系数有很大的差异。

木材顺纹方向的热膨胀系数与树种和密度无明显相关,但横纹方向的热膨胀系数则有随着密度的增加而增大的趋势。

6、热对木材性质的影响
木材在受热条件下,其物理力学性质会发生不同程度的改变或劣化,主要原因在于木材的结晶结构和化学组分在受热后会发生改变。

在一定温度下进行木材热处理时,在适当的时间阶段内可发生非结晶纤维素中部分结晶化的效应,导致木材吸湿性降低,弹性模量提高;如继续延长热处理时间,就会造成木材化学成分的热分解,导致木材力学性质降低。

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