木材弱界面对其变形和韧性的影响研究进展

摘要

木材较高的强韧化特性得益于木材多尺度层级结构，细胞壁、微纤丝等木材结构模块决定了其强度，而结构模块间的胞间层、半纤维素甚至分子间氢键等连接弱界面影响了木材韧性。虽然弱界面的体积占比小，强度较结构模块低，但弱界面能够促使木材结构模块发生剪切滑移，增加了木材塑性变形，引起木材内部裂纹尖端应力钝化和裂纹偏转，提高了木材韧性。此外，热处理和化学改性均会引起木材弱界面结构变化，导致改性材韧性降低。从木材弱界面结构与性能表征、弱界面的作用以及改性木材韧性降低等3个方面系统总结了弱界面对木材变形和韧性的影响研究进展。此外，围绕弱界面提出了未来可重点开展的研究内容：在木材多尺度弱界面方面，构建胞间层弱界面、大分子间弱界面的结构与力学性能间的构效关系，开展多尺度弱界面结合强度及结构模块间的剪切滑移研究；在木材变形与韧性机制方面，重点开展细胞和微纤丝适应性结构再取向研究，从分子尺度阐明弱界面对木材塑性变形及韧性的影响机制；在改性材韧性方面，重点开展木材热降解特性及改性树脂对弱界面构效关系的影响研究，研究改性材断裂破坏行为，阐明热处理和化学改性材韧性降低机制。

关键词

木材 / 弱界面 / 变形 / 韧性