【摘 要】
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竹材材质具有快速生成,较早衰退的特点,探究材质的脆化过程及其微观力学性能和微区化学组分的变化,以揭示毛竹材质衰退的原因,对明确材质的衰退时期、促进竹材的高效利用、推动竹资源的发展具有重要意义,加深人们对细胞结合界面理化性质的认识,为结合界面的充分利用及改良提供理论参考。本文以我国生长最快、分布最多的毛竹（Phyllostachys edulis（Carriere）J.Houzeau）为研究对象,聚
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竹材材质具有快速生成,较早衰退的特点,探究材质的脆化过程及其微观力学性能和微区化学组分的变化,以揭示毛竹材质衰退的原因,对明确材质的衰退时期、促进竹材的高效利用、推动竹资源的发展具有重要意义,加深人们对细胞结合界面理化性质的认识,为结合界面的充分利用及改良提供理论参考。本文以我国生长最快、分布最多的毛竹（Phyllostachys edulis（Carriere）J.Houzeau）为研究对象,聚焦于毛竹材质的脆化过程,探究了毛竹材质脆化对竹材冲击韧性的影响、材质脆化对细胞结合界面性能以及化学组分分布的影响。按照JG/T 199—2007《建筑用竹材物理力学性能试验方法》对毛竹材不同方向的冲击韧性进行测试,对冲击后试样的裂纹扩展以及脆性断裂进行统计,并对断口形貌进行分析;利用纳米压痕仪原位获取了组织结合界面、纤维细胞结合界面的弹性模量和硬度;利用激光共聚焦拉曼显微光谱技术原位观测了木质素的微区分布,就不同细胞结合界面的木质素含量和结构单元进行了对比研究。主要研究结果如下:（1）毛竹具有明显的脆化过程。毛竹材的冲击韧性随着竹龄的增加先增加后下降,6年生毛竹材的冲击韧性达到最大,111.64 k J/m~2（弦向方向）、74.75 k J/m~2（竹青-竹黄方向）、146.42 k J/m~2（竹黄-竹青方向）,8～10年生毛竹材冲击韧性的下降速度最快,脆化现象明显;不同方向冲击,竹材的冲击韧性存在明显差异,表现为:竹黄至竹青方向＞弦向方向＞竹青至竹黄方向。（2）随竹龄的增加,毛竹细胞结合界面的力学性能与冲击性能具有相似的变化趋势,6年生时,薄壁组织与纤维鞘间结合界面的弹性模量和硬度达到最大,分别为15.92 GPa和0.52 Gpa;纤维鞘内纤维细胞之间结合界面的弹性模量和硬度也达到最大,分别为13.21 GPa和0.56 Gpa。8～10年生毛竹细胞结合界面的弹性模量和硬度出现明显下降。在不同的结合界面类型中,薄壁细胞与纤维鞘之间的结合界面较纤维鞘内纤维细胞与纤维细胞之间结合界面的力学性能差异较小。（3）随着材质的脆化,毛竹不同类型细胞结合界面的化学组分也发生变化。木质素和对羟基肉桂酸含量随竹龄的增大而减小。在同一细胞界面中,G型和H型木质素相对浓度明显高于S型木质素;不同类型细胞结合界面中,G型、H型和S型木质素的相对含量为:薄壁细胞结合界面＞组织细胞结合界面＞纤维细胞结合界面;不同竹壁位置的细胞结合界面中,竹黄侧细胞界面的木质素浓度相对低于竹青和竹壁中部。随竹龄的增加,毛竹细胞结合界面的三大木质素结构单元三大木质素结构单元的特征峰信号出现一定的波动,主要集中在6～10年生毛竹间,表明材质脆化过程中,毛竹的木质素结构发生了一定的变化。综上所述,毛竹细胞结合界面性能的变化在一定程度上影响了毛竹性能的变化,从而使得毛竹材质下降。
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