【教学科研】林学院在竹材断裂韧性研究中取得新进展

来源: 2022-05-30 11:41:57

空气中的水会与各种材料发生反应,并影响它们的性能,例如竹子、木材、骨头和粘土等。竹子作为一种优良工程材料,其断裂韧性是被考虑用于工程领域的第一个重大理由。然而,水对竹子断裂韧性的影响此前却并不明确,因此人们对竹制建筑的建设和维护也缺少相关科学依据。

近日,林学院教师陈琦在结构与建筑技术领域一区Top期刊《结构与建筑材料》(Construction and Building Materials,最新IF=6.141)在线发表了题为《含水率对竹材Ⅰ型层间断裂韧性的影响:促进和阻碍裂纹扩展的竞争》(Effect of moisture content on bamboos’ mode I interlaminar fracture toughness: the competition between promoting and impeding crack growth)的研究论文。该论文揭示了水对竹材断裂韧性的影响机制,对于竹质建筑工程材料的选材提供了重要指导,为解释竹材实际利用中的开裂与失效问题提供了关键的理论依据。

研究中,作者考察了几种典型的含水率对竹材断裂韧性的影响,发现水分的作用同时包括了促进和阻止竹材中裂纹的扩展。竹材吸湿后,细胞壁变软,竹材塑性增大,阻碍了裂纹的扩展;但是细胞壁表面形成水层,界面摩擦力减小,反而促进了裂纹的扩展。前者的作用效果更强,因此竹子的断裂韧性随含水率的增加而增加。这种源于水分的竞争机制也被发现适用于解释其他材料的断裂特性,如木材、石头和粘土等。

木科系陈琦讲师为第一作者,谢九龙副教授、贾闪闪副教授为通讯作者,四川农业大学为第一完成单位。该研究得到了国家自然科学基金(31770599)、四川农业大学人才引进项目的资助。

文章链接:https://news.sicau.edu.cn/info/1078/67981.htm

 



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