木材的微观构造
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第7次课授课时间:2006年3月20日(星期一)1、2节第四章木材的微观构造§1. 针叶树材的显微构造针叶树材的解剖分子较简单,排列规则,主要有轴向管胞、木射线、轴向薄壁组织和树脂道。
(图P19 9—2 红松P31 15—2 杉木)其中,管胞是组成全部针叶树材的主要细胞,约占总体积的90%。
一、轴向管胞狭义轴向管胞(简称管胞)前者为一切针叶树材所具有广义轴向管胞树脂管胞为针叶树材最主要的组成分子。
(沿树干主轴方向索状管胞后两者为极少数针叶树材所具有排列的狭长状厚壁细胞)那么轴向管胞到底是一种什么样的细胞呢?引入:1.1 管胞的定义轴向管胞是针叶树材中轴向排列的厚壁细胞,两端封闭,内部中空,细而长,胞壁上具有纹孔,同时起水分疏导和机械支持作用,是决定针叶树材材性的主要因素。
1.2 管胞的特征及变异1.2.1 管胞的形态、特征(看显微照片,引导学生归纳管胞的形态的特征)①管胞在横切面上沿径向排列,相邻两列管胞位置前后略交错。
(P11 5—2油杉)②早材呈多角形,常为六角形;晚材呈四角形。
(P11 5—2油杉)③早材管胞两端呈钝阔形,细胞腔大壁薄;晚材管胞两端呈尖削形,细胞腔小壁厚。
晚材管胞比早材管胞长。
(P47 23—6三尖杉P29 14—7柳杉)④细胞壁的厚度由早材至晚材逐渐增大,在生长期终结前所形成的几排细胞的壁最厚、腔最小,(引导学生推导结论)因此针叶树材的生长轮界限均明显。
(P10 5—1油杉)但是,在一个生长轮内,早晚材管胞厚度变化的急缓则因树种而异。
有的缓变,如臭冷杉(P5 2—2臭冷杉),有的急变,如黄花松(P13 6—2黄花松)。
针叶树材结构的粗细与早晚材过渡的急缓有关,凡急变的树种,木材结构粗糙,缓变的树种,木材结构细致。
⑤由早材至晚材,管胞的径向尺寸有变化,而弦向尺寸基本保持稳定。
(P5 2—2臭冷杉)所以,测量管胞的尺寸以弦向尺寸为准。
针叶树材结构的粗细与轴向管胞的直径有关,管胞平均弦向直径为35~45μm,以上为粗结构,以下为细结构。
第四章木材的微观构造The Minute Structure of Wood针叶树材第一节针叶树材的微观构造一、轴向管胞t r a c h e i d(1)排列:横切面上管胞沿径向排列比较整齐,因它们是起源于同一形成层纺锤形原始细胞。
2、管胞壁上的纹孔⏹纹孔的分布:早材管胞径面壁上很多,主要在管胞两端,通常1列或2列;弦面壁上少或无(与晚材交界处有)。
晚材管胞径面壁与弦面壁上都有,多为一列,纹孔内口为透镜形,但是弦面壁上纹孔稀少。
⏹纹孔的排列、大小和形状:胞壁上多为单行排列;或互列及对列(见图4-9)。
常见纹孔呈圆形,但有特殊纹孔(见图)。
管胞上的具缘纹孔图4-9对列纹孔与互列纹孔特种纹孔雪松型3、螺纹加厚sprial thickening管胞壁上的螺纹加厚螺纹加厚与螺纹裂隙的不同⏹在应压木中,有些管胞壁上具有一种贯穿胞壁的螺纹裂隙,称为螺纹裂隙.⏹螺纹加厚仅限于细胞壁内层,螺纹裂隙往往穿透次生壁而至复合胞间层;同时倾斜度也大,裂纹的相互距离不等.螺纹裂隙常发生在松、雪松、侧柏等属的木材.4、眉条crassulae5.索状管胞和树脂管胞(特种细胞)(1)索状管胞s t r a n d t r a c h e i d:是从纺锤形原始细胞分生后的细胞保持原有的形态(未分化成正常的管胞),而只是从断面分裂,形成多个短细胞。
这种短细胞就叫索状管胞。
由于它是轴向成串,又称其为串行管胞。
常见于树脂道附近或生长轮的外围。
⏹其特点:形体短,长矩形,细胞径壁和两端壁都有具缘纹孔,腔内不含树脂。
(2)树脂管胞resinous tracheid⏹树脂沉积在管胞的腔中,常位于心材部位。
二、木射线⏹体积约占7%。
⏹射线细胞(r a y c e l l)——构成木射线的每个单独细胞。
⏹木射线(w o o d r a y)——由多数射线细胞相互连续聚合而成的组织。
1、木射线的种类(1)单列木射线:(2)纺锤形木射线:2、木射线的组成(1)射线管胞:在松科某些属(松、云杉、落叶松、铁杉、雪松、黄杉等属)中有射线管胞(2)射线薄壁细胞射线管胞的特征射线管胞(r a y t r a c h e i d)——木射线中的横向管胞.a.形体与射线薄壁细胞大致类似,多数较不规则,长度约为轴向管胞的1/10;b.具缘纹孔,少而小;c.胞腔不含树脂;d.多数位于射线的上边缘,成1~2列;e.内壁平滑或有锯齿状加厚。
第17讲 木材微观构造(1)重点:管胞、螺纹加厚、眉条;难点:管胞壁上的具缘纹孔; 1 木材细胞排列2 轴向管胞2.1 管胞的定义及形态特征2.2 管胞壁上的具缘纹孔2.3 螺纹加厚 & 螺纹裂隙2.4 眉条本讲主要内容----- 针叶树材的显微构造 (1)木材显微结构导言构造名称 研究工具 放大倍数 观察目标显微构造 光学显微镜 40-1600倍 细胞形态 图1-2超微构造 X射线/电子显微镜 1600倍以上 胞壁局部形态 图3-4图1图2图3图4轴(纵)向系统细胞排列方向与树干中轴平行(占大部分)。
纵行细胞全部由纺锤形原始细胞产生。
径向(射线)系统细胞排列方向与树干中轴成直角。
全部横行细胞均由射线原始细胞产生,且存在于木射线中(是木材中唯一横行的组织)。
第1节 木材细胞的排列管胞(90%)木射线薄壁细胞射线管胞轴向薄壁细胞(7%)树脂道图5 针叶树材的主要细胞类型第2节 轴向管胞(1)定义广义轴向管胞: 针叶树材中沿树干主轴方向排列的狭长状厚壁细胞。
包括狭义轴向管胞、树脂管胞和索状管胞三类。
树脂管胞与索状管胞在极少数针叶树材中才具有。
为什么管胞在横切面上均沿径向排列?2.1 管胞的定义及其形态特征狭义轴向管胞(简称管胞):一切针叶树材都具有,为针叶树材最主要的组成分子,占整个木材体积的90%以上。
通常轴向管胞是指狭义轴向管胞。
图6 木材管胞(2)形态特征早材:腔大壁薄,两端呈钝阔形,横切面 上呈四边形或多边形;晚材:腔小壁厚,两端呈尖削形,横切面 上呈扁平状;图8 早材管胞和晚材管胞图7 松属木材早晚材管胞形态早材管胞晚材管胞弦向直径径向直径图9 管胞的弦向直径和径向直径(3)大小管胞的大小指管胞的直径和长度。
径向直径:早材>晚材;弦向直径: 早材与晚材近似;管胞的平均宽度(弦向直径) 约为30~45μm 。
针叶树材质结构的粗细, 取决于管胞的弦向直径。
弦向直径<30μm的,木材结构细;弦向直径30~45μm的,木材结构中等;弦向直径>45μm的,木材结构粗。
2.1.1 木材的微观构造
木材按照植物学特点分类:针叶材和阔叶材。
针叶材与阔叶材的微观构造是不同的。
针叶材的微观构造机构是由轴向管胞、木射线、轴向薄壁组织和树脂道等组织组成,其中轴向管胞的形态特征是细长而狭窄,在微观结构中的排列方向与年轮的方向一致,它是针叶材的主要组成部分,约占总体积的90%;木射线的含量仅次于轴向管胞,约占针叶材总体积的7%左右;轴向薄壁组织一般含量较少,有时甚至没有,仅占1%左右;树脂道通常是一种由细胞形成的孔道,并且该细胞具有分泌树脂的作用,其含量比轴向薄壁组织的含量还少,约占0.1%-0.7%。
三、木材的构造作为一种生物材料,木材是由一个个的细胞构成的!这种生物细胞的集合体,在肉眼下,在放大镜下,在各种显微镜下,呈现出有序而又形态各异的变化。
这里将向大家展示针叶树材和阔叶树材宏观上的、微观上的构造,以及化学结构。
木材构造决定了木材的性质,乃至木材的用途。
只有大家来欣赏,并且来积极参与,这里的内容才能得到日益完善三.1、宏观构造用肉眼或放大镜所观察到的木材的特征,称为木材的宏观构造或粗视构造。
木材的宏观构造往往在木材的三切面上观察,即横切面、径切面和弦切面(如图)。
横切面(cross section)是指与树干主轴或木纹相垂直的切面,即树干的端面或横断面;径切面(radial section)是指顺着树干轴向,通过髓与木射线平行或与年轮垂直的切面;弦切面(tangential section)是没有通过髓心的纵切面,顺着木材纹理。
木材的宏观特征包括木材的心材和边材,生长轮(年轮)和早材、晚材,阔叶树材的管孔,胞间道,木射线和轴向木薄壁组织。
心材(heartwood)指许多树种木材(生材)的横切面上,靠近髓心部分,材色较深,水分较少,称为心材;边材(sapwood)指许多树种木材的横切面上,靠近树皮部分,材色较浅,水分较多,称为边材。
生长轮(growth ring)为树木在每个生长周期所形成的木材,围绕着髓心构成的同心圆;年轮(annual growth ring)指如果在温带和寒带,树木的生长周期在一年中只有一度,形成层在一年中向内只生长一层木材,那么此时的生长轮也叫年轮。
轮界线(growth-ring boundary)为年轮之间的界限。
有些树种轮界线清晰可见,有的不清晰。
早材(early wood)指温带和寒带的树种,通常生长季节早期所形成的木材,由于细胞分裂快,所形成的细胞腔大壁薄,材质较松软,材色浅,称为早材;晚材(late wood)指温带和寒带的树种,通常生长季节晚期所形成的木材,由于细胞分裂慢,所形成的细胞腔小壁厚,材质较致密,材色深,称为晚材。