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木材吸著水研究（低場(chǎng)核磁共振技術(shù)）

木材中水分存在哪些狀態(tài)？

按水分與木材的結(jié)合形式與位置，可分為三類(lèi)：自由水、吸著水和結(jié)合水。木材中主要水分是自由水和吸著水，化合水的含量非常少。日常使用中，吸著水對(duì)木材的性能起著至關(guān)重要的作用。

木材自由水：

木材中的毛細(xì)管系統(tǒng)有兩大類(lèi)，即大細(xì)管系統(tǒng)和微毛細(xì)管系統(tǒng)。木材中的水分就存在于這些毛細(xì)管系統(tǒng)之中。

由細(xì)胞腔組成的大毛細(xì)管系統(tǒng)，對(duì)水分的束縛力很小以至無(wú)束縛力，水分能夠從大毛細(xì)管系統(tǒng)的斷面自由地蒸發(fā)出去。因此，把存在于大毛細(xì)管系統(tǒng)內(nèi)的水分，叫做自由水。自由水的增減，只能影響木材的重量、保存和燃燒能力，而不影響木材的性質(zhì)。

木材吸著水：

由互相通連的細(xì)胞壁構(gòu)成的微毛細(xì)管系統(tǒng)，對(duì)水分有程度不同的束縛力，若要使微毛細(xì)管系統(tǒng)內(nèi)的水分向空中蒸發(fā)，必須把空氣的濕度降低到一定的程度；或者在加熱條件下加速水分的運(yùn)動(dòng)，才能克服微毛細(xì)管的束縛力，向空氣中蒸發(fā)。同時(shí)，微毛細(xì)管系統(tǒng)不但在一定的條件下向空氣中蒸發(fā)水分，而且也能夠吸收空氣中的水分。因此，把存在于微毛細(xì)管系統(tǒng)內(nèi)的水分，叫做吸著水。吸著水的增減變化，不僅使木材發(fā)生膨脹和收縮，而且也影響到木材的其它物理力學(xué)性質(zhì)。

木材的纖維飽和點(diǎn)：

木材細(xì)胞壁含水率(吸著水)在飽和狀態(tài)，而細(xì)胞腔無(wú)自由水時(shí)的含水率，稱(chēng)纖維飽和點(diǎn)。通常以30%為木材纖維飽和點(diǎn)，但不同木材略有差異。

纖維飽和點(diǎn)是木材特性變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。在纖維飽和點(diǎn)以下時(shí)，木材細(xì)胞壁木纖維就像壓縮餅干一樣吸水，木材發(fā)生膨脹，含水率增加同時(shí)木材強(qiáng)度降低;當(dāng)達(dá)到纖維飽和點(diǎn)時(shí)，木材的細(xì)胞和細(xì)胞間隙就像水庫(kù)一樣蓄水，木材體積和性能基本不發(fā)生變化;反過(guò)來(lái)，在纖維飽和點(diǎn)以上時(shí)，木材失水木材體積與性能基本不變，在纖維飽和點(diǎn)以下時(shí)，木材失去水分木材收縮，木材強(qiáng)度增加。

通俗點(diǎn)說(shuō)來(lái)，木材干燥的過(guò)程中，將木材的纖維飽和點(diǎn)控制在30%的臨界點(diǎn)，木材的硬度會(huì)得以保證。當(dāng)木材含水率沒(méi)有得到有效的控制，將對(duì)木材的使用產(chǎn)生不良的影響。

低場(chǎng)核磁共振技術(shù)研究木材吸著水原理

固態(tài)冰與液態(tài)水的核磁共振T2弛豫時(shí)間相差很大,冰的T2弛豫時(shí)間僅約6us,木材內(nèi)吸著水的T2弛豫時(shí)間一般為毫秒級(jí),很容易區(qū)分。核磁共振分析儀是以質(zhì)子為探針,能夠準(zhǔn)確表達(dá)多孔介質(zhì)內(nèi)水分含量。通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)臏囟仁鼓静募?xì)胞腔內(nèi)自由水產(chǎn)生凍結(jié),此時(shí)吸著仍然處于液態(tài),從而可以準(zhǔn)確獲得細(xì)胞壁內(nèi)吸著水的信號(hào)總量。