木材-無機質(zhì)生物礦化復(fù)合材的研究.pdf

1、本研究從木材科學(xué)的角度出發(fā)，探討了天然木材-無機質(zhì)生物礦化復(fù)合的形成機理，進而運用其形成機理將研究對象從“死細胞”變成“活材料”，通過對人工林樹種進行生物礦化的模擬實驗從而起到對木材進行功能性改良的目的。本文主要對天然木材-無機質(zhì)生物礦化復(fù)合材中硅石含量，天然木材-無機質(zhì)生物礦化復(fù)合材周圍環(huán)境條件，天然木材-無機質(zhì)生物礦化復(fù)合材形成機理，竹材-無機質(zhì)生物礦化復(fù)合材，硅酸鈉脅迫下苗木生理生化反應(yīng)，硅酸鈉脅迫下木材-無機質(zhì)生物礦化復(fù)合材等幾

2、個方面的內(nèi)容進行了研究，研究結(jié)果表明： (1)天然木材-無機質(zhì)生物礦化復(fù)合材中二氧化硅的含量的變化規(guī)律。在不同軸向分布上，檸檬桉木材和山油柑木材中二氧化硅含量均從樹干的基部向樹梢部位依次減少；在不同徑向分布上，檸檬桉木材中二氧化硅含量是由心材向邊材逐漸增加，山油柑木材中二氧化硅含量是由心材向邊材逐漸減少。 (2)天然木材-無機質(zhì)生物礦化復(fù)合材周圍環(huán)境條件的分析。天然木材-無機質(zhì)生物礦化復(fù)合材中二氧化硅含量與土壤中二氧化硅

3、含量的含量呈正相關(guān)關(guān)系；天然木材-無機質(zhì)生物礦化復(fù)合材一般生長在酸性或微酸性的土壤中，隨著土壤pH值的減小，木材中二氧化硅含量積累的會較多。 (3)天然木材．無機質(zhì)生物礦化復(fù)合材中硅石的SEM-EDXA分析。木材中硅石及晶體主要存在于射線薄壁細胞、軸向薄壁細胞、分隔纖維細胞以及導(dǎo)管中：木材中的晶體的主要化學(xué)成分是CaCO<,3>晶體和CaC<,2>O<,4>晶體，硅石的主要成分是SiO<,2>，形態(tài)主要有粗糙顆粒、光滑顆粒、硅砂

4、、葡萄顆粒、云彩顆粒等；晶體和硅石的尺寸大小從樹干基部向樹梢部位依次變小。 (4)天然木材．無機質(zhì)生物礦化復(fù)合材(檸檬桉木材和山油柑木材)中硅石的XRD、FTIR、XPS分析。XRD對分析，硅的物相，主要為無定形的SiO<,2>(硅膠)；FTIR分析，波數(shù)在2931-2924 cm<'-1>、1051-1048 cm<'-1>、834 cm<'-1>范圍內(nèi)現(xiàn)Si的譜圖；XPS分析，在結(jié)合能為284-290 eV，531-534

5、eV和103 eV附近有強吸收峰分別為C，O和Si元素，天然木材-無機質(zhì)生物礦化復(fù)合材中存在Si-O-C的形式，硅以SiO<,2>的形式存在木材中并與木材中的有機大分子結(jié)合。 (5)苦龍竹中硅石的SEM-EDXA、XRD、FTIR分析。SEM-EDXA分析苦龍竹中除含有大量的C、O外，還含有Si、Mg、Al、K以及Ca等元素；XRD分析苦龍竹，根據(jù)物相可分析竹材中硅石是以無定形態(tài)的形式存在：FTIR分析苦龍竹，波數(shù)在2921-2

6、900 cm<'-1>、1052-1048 cm<'-1>、852-834 cm<'-1>、771 cm<'-1>范圍內(nèi)現(xiàn)Si的譜圖。 (6)分別采用不同濃度的硅酸鈉溶液對三角楓和滇潤楠苗木進行生物礦化的模擬實驗，在0.0 mmol/L-21.0 mmol/L 硅酸鈉濃度范圍內(nèi)，可以促進苗木的生長，保護苗木細胞不受傷害；在21.0 mmol/L-35.0 mmol/L硅酸鈉濃度范圍內(nèi)，對苗木的生長起到危害作用。 (7)人工模擬構(gòu)