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西班牙亮果桉(Eucalyptus nitens)木材作为木材生物制品:纤维饱和点和尺寸变化 | MDPI Bioresources and Bioproducts |
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原文标题:Eucalyptus nitens Wood of Spanish Origin as Timber Bioproduct: Fiber Saturation Point and Dimensional Variations
论文链接:https://doi.org/10.3390/bioresourbioprod1010002
期刊名:Bioresources and Bioproduct
期刊主页:https://www.mdpi.com/journal/bioresourbioprod
文章导读
木材是一种初级生物产品,作为建筑和木工用材被广泛使用。对其性质的表征,特别是对水分响应的表征,对于工业应用至关重要。纤维饱和点(FSP)是理解木材干燥、尺寸稳定性和机械性能的关键阈值。本篇文章聚焦于西班牙西北部人工林种植的亮果桉(Eucalyptus nitens)。该物种主要用于纸浆、人造板和基于生物质的生物能源,因其适合短轮伐期能源作物(SRWCs),但尽管其机械性能良好且纤维饱和点以上的抗弯强度降低相对较小,它仍基本被排除在高价值结构用材应用之外。本研究旨在为该资源从低价值应用向高价值结构用材的战略转型提供关键数据支撑。
研究内容
研究选取了来自西班牙卢戈省北部12棵18年生树木的12块湿锯材板,制作了354个尺寸为20×20×50毫米的试样。为了便于在相同点进行连续测量并避免因测量点变化而产生的不必要误差,在每个试样中预先钻孔并插入四根金属钉,钉间距为40毫米。研究测定了试样在三种状态下的尺寸与重量:“正常条件”(20°C,65%相对湿度)、“饱和状态”(蒸馏水浸泡96小时)和“无水状态”(烘箱干燥后)
关于尺寸变化:总尺寸变化方面,径向试样的变化率为5.2% [±1.53],切向试样为11.2% [±2.84]。
关于纤维饱和点的测定:研究采用了数学计算与图形分析相结合的方法。图1展示了通过数学计算获得的所有FSP值,包括径向和切向试样。结果显示,径向和切向的FSP均值存在较大差异,总体平均FSP为29.9%。由于数据存在一定离散性,研究进一步采用中位数进行分析以降低异常值影响。图2展示了剔除异常值后通过中位数计算获得的FSP值:

图1. 考虑异常值后,通过数学计算得到的 FSP 值示意图。虚线表示径向和切向平均值的 FSP 横坐标值(黑色)以及所有样本的平均值(红色)。

图2. 剔除异常数据后,确定了中值。虚线表示横坐标上的 FSP 值,包括径向和切向值的中位数以及所有数据的中位数。
研究总结
纤维饱和点的确定:FSP被一致地通过不同分析方法确定。数学计算得出的总体平均FSP为29.9%,中位数为28.9%,图形法利用二维数据分布重心所在直线的交点,得出FSP为30.8%。这一结果与“几位作者确定了所有木材的FSP通用平均值介于28%至30%之间”的理论值高度吻合。
各向异性特征:这些中位数值确定了径向最大尺寸变化为4.8%,切向最大尺寸变化为10.4%。切向收缩率约为径向的两倍,这与“各向异性指数Ctg/Crd ≈ 2.08”相符。这些基础数据对于定义将亮果桉加工为高精度或结构用材生物产品所需的目标含水率不可或缺,从而使该资源能够从低价值应用(纸浆和生物能源)向西班牙西北部的高价值结构应用实现战略转型。建立FSP界定了该生物资源在木工和建筑中作为生物产品使用时,其物理和机械性能发生显著变化以及尺寸改变的关键含水率阈值。
Bioresources and Bioproducts期刊介绍
主编:Prof. Ronald C. Sims, 犹他州立大学生物工程系
Bioresources and Bioproducts (ISSN 3042-8092)是由MDPI季度出版的国际同行评审开放获取期刊。本期刊旨在为促进可持续循环生物经济发展的研究提供平台,以支持全球环境和公共健康的改善。致力于发表有关生物资源识别和转化为生物制品,以及相关的技术和策略的最新进展,例如:如生物加工、生物回收、升级再造,以及旨在提高能源和生物制造效率的策略等。
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