技术路线：
杨树应拉木分离制备试样含水率的调整DMA温度谱测量
拟解决的关键问题：
杨木是阔叶木，心材和边材不容易区分，如何划分，将影响实验结果；以及含水率的调整对木材的尺寸稳定性的影响。
预期进展：
2014.9—2014.11收集资料和选购器材以及制定、实验方案
2014.11—2015.1试材的准备
2015.1—2015.4完成实验
（3）试样含水率的调整
采用饱和盐溶液调湿法。在室温（18 ~ 22℃）条件下，将配制好的饱和溴化锂（LiBr）、氯化镁（MgCl2）、硝酸镁（Mg(NO3)2.6H2O）、氯化钠（NaCl）和硝酸钾（KNO3）溶液分别至于5个干燥器中，干燥器内的最终平衡相对湿度分别为7%、33%、55%、75%和93%。将绝干状态下的115℃干燥材、65℃干燥材、真空冷冻干燥材以及生材试样（对照）分别置于不同的湿度环境中进行吸湿、或解吸，当试样在24 h内的质量变化小于其绝干质量的0.1%时，即可认为达到含水率平衡态。
2015.4—2015.6数据分析整理，撰写论文
研究成果：（1）通过对杨树应拉木的动态粘弹性能的温度谱测定，来表征应拉木的一些力学性质，为其发展利用提供理论上的支持。
（2）发表相关论文。
四．经费预算
支出科目
金额（元）
计算根据及理由
实验材料
400
杨树应拉木
实验仪器耗费
500
DMA(动态热机械分析仪)、干燥器等
（2）干燥处理
3种干燥材试样的制备过程分述如下：①115℃干燥材：在恒温干燥箱内进行干燥，温度为115℃，时间为8 h；②65℃干燥材：在恒温干燥箱内进行干燥，温度为65℃，时间为20 h；③真空冷冻干燥材：首先将试样置于-29℃的低温冰箱中预冻24h，取出后放入真空冷冻干燥机（FTS systems）中，冷凝温度为-49℃，升华发生时的真空度为16.5Pa，干燥时间为24h。经历不同的干燥过程后，3种干燥材均达到绝干状态。将试样装入塑料封口袋中，置于装有硅胶干燥剂的干燥器中保存待用。
木材几乎所有的物理力学性质均要受到水分的影响，有关含水率对木材动态黏弹性影响方面的研究同样受到高度关注。Back和Salmèn（1982）测定了木材化学主成分的热软化温度，强调水分在木材热软化过程中的作用。Irvine（1984）指出，自由水的存在使得木质素玻璃化转变温度降低。Kelly等（1987）指出，随着木材含水率的降低，半纤维素和木质素的玻璃化转变现象发生在较高的温度域：当含水率为10%时，木材的3个力学松弛过程对应的损耗峰温度分别约为-85、20和80℃；而当含水率为5%时，对应的损耗峰温度则分别约为-75、70和120℃。Obataya等（1996）在-150 ~ 0℃温度范围内，观察到绝干材的一个力学松弛过程，其表观活化能为9.8 kcal·mol-1，认为该松弛过程是由木材细胞壁无定形区中伯醇羟基的回转取向运动引起的；在水分存在的条件下，观察到木材试样的2个力学松弛过程，指出新增加的力学松弛过程是由吸着水分子的回转取向运动引起的，其表观活化能为16 kcal·mol-1；随着含水率增加，力学损耗峰移向低温域，且损耗峰强度增加。吸着水分子的存在增加了木材细胞壁化学成分之间的黏着力，并对伯醇羟基的运动产生一定的影响。Ishimaru等（1996）研究了经过有机液体润胀、吸着水润胀和自由水润胀后木材的动态黏弹性，结果表明：木材在不同润胀状态下表现出的黏弹性质与润胀液体吸着作用而产生的集聚效应有关，不同润胀材之间动态黏弹性的差异主要取决于木材化学成分分子之间氢键破坏的数量、润胀液体分子的大小、润胀液体的凝聚力以及润胀液体与木材之间的吸着力等。
（4）动态粘弹性能温度谱测定
采用DMA(Dynamic Mechanical Analysis)2980型动态力学分析仪（美国TA公司）对3种干燥材和对照材的贮存模量、损耗模量和损耗因子进行测定。温度范围为-120 ~ 280℃。升温速率为2℃·min-1。测定频率为0.5、1、2、5和10 Hz。采用单悬臂梁弯曲形变模式，跨距为17.65 mm，夹具的上紧力矩为80 N-cm。在黏弹性测定前，通过动态应变扫描试验来选择线性黏弹区域相近的木材试样，并根据临界应变值来确定施加到试样上的应变量/振幅值。
当树干或树枝受到外力作用而改变原始生长方向时，阔叶树（如杨树、柳树、桉树等）开始通过偏心生长，在倾斜树干或树枝上部形成年轮较宽的特殊木材，即应拉木，从而产生较大的生长拉应力使树木恢复原有生长状态。作为一种特殊组织，应拉木在纤维细胞壁结构上与正常木之间有显著的不同。应拉木纤维细胞壁中存在一个纤维素含量高、纤维素大分子链排列定向程度强的细胞壁层，称之为胶质层，随着人工林栽植面积的日益增大，应拉木给人工林木材加工利用带来的问题越发明显，对于含有应拉木的木材锯解时易开裂，干燥中易变形，加工平面粗糙起毛，成纸时纤维之间结合弱等诸多缺陷，所以应拉木一直被认为是人工林木材中较为严重的品质缺陷。
安徽农业大学
大学生科技创新基金项目
申请书
项目名称：木制复合材料粘弹性能的表征
申请者：
所在单位：
联系电话：
申请日期：2014年5月20日
安徽农业大学教务处
二零一四年印制
一．简表
项目名称
木制复合材料粘弹性能的表征
项目类别
专业性研究
申请金额
1500
经费类别
①（①校资助②学院教师资助③自筹）
起止年月
2014年至2015年
本实验以应拉木在-120 ~ 280℃范围内的动态黏弹性能温度谱为主线，研究115℃干燥材、65℃干燥材和真空冷冻干燥材的动态黏弹行为，来探讨不同干燥历程对应拉木结构与性能的影响，并最终讨论木材动态黏弹性的含水率依存性。
研究方法：
（1）制备试样
在心材部位相同的年轮区域内取材，制成无疵小试样，尺寸为35mm(L)×12mm(R)×2.5mm(T)。在动态黏弹性测试中，同一条件下的试样数为3个，最后取其平均值绘制出试验曲线。
实验药品
500
饱和溴化锂（LiBr）、氯化镁（MgCl2）、硝酸镁（Mg(NO3)2.6H2O）、氯化钠（NaCl）和硝酸钾（KNO3）溶液
记录及打印材料
100
稿纸、笔类（圆珠笔、记号笔）、参考文献的打印和复印、研究报告的打印
总计
1500
五．指导教师意见
随着人工林栽植面积的日益增大，应拉木给人工林木材加工利用带来的问题越发明显，对于含有应拉木的木材锯解时易开裂、干燥中易变形、加工平面粗糙起毛和成纸时纤维之间结合弱等较为严重的品质缺陷。杨树应拉木的动态粘弹性能的表征，可以说明应拉木在不同含水率的情况下物理力学特性，以期充分利用应拉木在纤维素含量和聚集态结构以及细胞壁纳米层次结构方面的优势，以达到变废为宝，提高人工林木材综合利用价值。该选题新颖、正确，研究内容充实，研究方案切实可行。
综上所述，针对杨树应拉木的材性，使其加工利用较难，且它的物理力学性质尤其是粘弹性能研究较少，因此，我们结合前人所做的大量工作，来研究应拉木的含水率对其粘弹性能的影响。以期为应拉木的变废为宝铺设一条新的道路。
三．研究方案（包括主要研究内容、研究方法和技术路线,拟解决的关键问题及预期进展、研究成果等）
研究内容：
课题组同学成绩优秀，具有扎实的理论基础，与同学有一定的合作精神，相信一定能按时完成实验任务。本人愿意作为这一组的指导老师。
签字：
年月日
六．学院意见
负责人签字：
（公章）
年月日
七．学校意见
（公章）
年月日
为了合理利用应拉木，本项目以杨树应拉木为实验对象，通过对其进行动态粘弹性能检测来分析其结构，以达到变废为宝，提高人工林木材综合利用价值。为进一步拓宽木材来源，充分、合理的综合利用人工林木材提供了一定的理论依据。
研究现状：
在木材加工、人造板生产和制浆造纸过程中，木材的黏弹性起着关键性作用。围绕着木材的动态黏弹性质，研究者们主要从以下5个方面开展了研究工作：木材动态黏弹性与木材构造的关系、木材动态黏弹性与化学主成分的关系、含水率对木材动态黏弹性的影响、木材松弛转变行为与温度的关系、化学处理木材的动态黏弹性质。
申请者
姓名
性别
出生年月
专业
年级
联系电话
项目组成员
姓名
年龄
专业·年级
项目中的分工
签名
研究内容和意义摘要
木
材
是一种粘弹性材料
，
在
木
材
干
燥
、
热
处
理
、
可
塑
化
处
理
、
制
浆
造
纸
等
工
艺
中
粘
弹
性
都
起
重
要
作
用
。
研
究
粘
弹
性
随
温
度
、
时
间
、
频
率
、
升
温
速
率
的
变
化
，
可
揭
示
木
材
的
结
构
和
分
子
运
动
信
息
，
对
深
入
了
解
高
效
使
用
木
材
有
理
论
和
现
实
指
导
意
义
。
主题词
木制复合材料
粘弹性能
应拉木
玻璃化转变温度
二．立论（包括项目的研究意义及国内外现状分析）
研究意义：
木材是由纤维素、半纤维素和木质素以及少量有机内含物（抽提物）和无机物（灰分）组成的一种复杂的粘弹性高分子材料，粘弹性在木材干燥、木材热处理、木材的可塑化处理、人造板热压以及制浆造纸等工艺过程中都起着积极作用。且由于木材本身的缺陷，如易吸湿变形。在使用过程中的水分对木材的影响很大。木材含水率对动态粘弹性有重大的影响。木材几乎所有的物理力学性质均要受到水分的影响，有关含水率对木材动态黏弹性影响方面的研究同样受到高度关注。