木材物理學專論（簡體書）

隨著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于與人類生產、生活密切相關的多個領域，而木材的物理性質則是關系到木制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。

馬爾妮，女，漢族。2004年7月本科畢業于北京林業大學木材科學與工程專業，2004年9月至2007年7月于北京林業大學木材科學與技術學科攻讀碩士學位，2010年9月博士畢業于日本島根大學木材加工學科。2010年10月至今于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《WoodandFiberScience》、《WoodResearch》等國際學術期刊發表相關論文10余篇，其中SCI收錄5篇、EI收錄1篇。
趙廣杰，男，滿族。1978年7月本科畢業于東北林業大學，1989年3月碩士畢業予日本京都大學，1995年3月博士畢業于日本鳥取大學，現任北京林業大學材料科學與技術學院教授、博士生導師、木材科學與技術學科帶頭人，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》、《WoodandFiberScience》等國際學術期刊發表論文70余篇，其中SCI收錄14篇、El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。

前言
第1章 木材的細胞壁與空隙構造
1.1 木材的細胞壁構造
1.1.1 微纖絲
1.1.2 壁層結構
1.2 木材的空隙構造
1.2.1 木材中空隙的分類
1.2.2 木材的空隙效應
1.2.3 木材中空隙的多樣性
1.2.4 木材中空隙的測定方法
1.2.5 木材細胞壁中的空隙構造
參考文獻

第2章 木材中的水分
2.1 木材中水分的類型
2.2 木材的水分吸著熱力學量
2.3 木材的水分吸著理論
2.3.1 Dent水分吸著理論
2.3.2 BET水分吸著理論
2.3.3 Hailwood-Horrobin水分吸著理論
2.4 木材的水分吸著動力學
參考文獻

第3章 木材的干縮濕脹
3.1 木材干縮濕脹的基本概念、特征及影響因素
3.2 木材干縮濕脹的理論模型
3.2.1 Barber和Meylan的早期理論模型
3.2.2 Barber的改進理論模型
3.2.3 Barrett等的雙細胞壁理論模型
3.2.4 Cave理論模型
3.3 木材干縮濕脹的研究進展
參考文獻

第4章 木材的黏彈性
4.1 木材的蠕變
4.2 木材的應力松弛
4.3 黏彈性的力學模型
4.3.1 Maxwell模型
4.3.2 Voigt模型
4.4 動態黏彈性
4.4.1 滯後與力學損耗
4.4.2 動態彈性模量
4.4.3 活化能
4.5 木材的各種力學松弛現象
4.5.1 木材的力學松弛與水分
4.5.2 木材的機械吸濕蠕變
4.5.3 急冷處理引起的力學松弛
參考文獻

第5章 木材的介電性
5.1 木材的介電參數
5.1.1 介電常數
5.1.2 介電損耗
5.2 木材的介電松弛
5.3 介電松弛的研究方法
5.3.1 德拜（Debye）弛豫方程
5.3.2 Cole-Cole圓弧則
5.3.3 sech則
5.3.4 Eying絕對速度反應理論
5.4 木材的介電松弛與水分
5.4.1 平衡態下木材的介電松弛與水分
5.4.2 吸著、解吸過程中木材的介電松弛與水分
參考文獻

在圖3-3的a、b、c中，由粗實線圍成的內部正方形代表干燥狀態下某部分細胞壁的原有尺寸（從細胞腔內看過去），其細胞長軸垂直于水平方向；a中豎直的細實線及b、c中的斜細直線均代表該部分細胞壁中微纖絲的排列方向。若假設細胞壁中不含微纖絲，則當木材吸收水分時，無定形的基體物質將發生各向同性地膨脹從而使a、b、c中各部分細胞壁的原有尺寸都擴大到由虛線所圍成的外部正方形的位置（設應變為80），而在實際情況中三者變形後的尺寸則由a、b、c中的矩形所代表。以下對a、b、c三種情況分別加以討論：
在a中，微纖絲平行于細胞長軸排列，由于微纖絲的存在使本該進行各向同性地膨脹的基體物質發生變形，從而其形變後尺寸偏離了由虛線圍成的正方形；又由于微纖絲對細胞長軸方向膨脹的抑制作用，細胞的縱向膨脹（設應變為8x）要小于其橫向膨脹（設應變為）；同理，由于在細胞壁的厚度方向上不存在微纖絲的抑制作用，因而可以推測，在壁厚方向上也應該存在著較大的膨脹量（設應變為8z）。
在b中，微纖絲與細胞長軸的夾角為300（0=300），而膨脹變形後微纖絲的排列方向發生了變化（b中虛斜線所示）從而使微纖絲角增大。因此，微纖絲長度的垂直分量減小而水平分量增加，這本該造成細胞壁縱向膨脹的相對增加和橫向膨脹的相對減少，而b中卻呈現出了相反的趨勢。實際上，由于微纖絲的彈性模量遠遠高于其周圍基體物質的彈性模量，因而它可以承受足夠大的張力而不伸長，而同時橫向膨脹又要求微纖絲角增大，于是便導致了縱向膨脹負值的出現。也就是說，在b情況下，木材在橫紋理方向上發生膨脹，而在順紋理方向上發生微小的收縮，這被Barber和Meylan稱為“lazytongs”效應。
在e中，微纖絲與細胞長軸的夾角為450（0=450），因而細胞壁的膨脹行為類似于只有基體物質存在時的各向同性情況，但由于微纖絲在縱向、橫向兩各方向上對膨脹的等抑制作用，從而使得該膨脹量偏小，而可以想象細胞壁厚度方向上的膨脹量較大。并且，還可以看出，在c情況下，微纖絲的排列方向不發生改變，從而沒有“lazytongs”效應，細胞壁的縱向膨脹和橫向膨脹均為正值且大小相等。
……