【摘要】 由于许多物理性质取决于木材的含水量(MC)，因此周围空气相对湿度(RH)的变化会引起木材物理性质的相应变化。

木材是一种吸湿材料，能够从周围空气中吸收大量水分。由于许多物理性质取决于木材的含水量(MC)，因此周围空气相对湿度(RH)的变化会引起木材物理性质的相应变化。为了表征木材的行为并识别在这种非平稳(即瞬态)条件下的相关过程，通常在RH的瞬态条件下进行实验研究。样品材料暴露于明确的RH变化中，由此产生的样品质量的时间依赖性变化(即吸附动力学footnote1)是通过对样品称重来测量的。因此，该方法提供了水分子(以下简称水)吸收和释放的直接信息。水蒸气吸附实验的解释并非微不足道，因为水分运输、吸附和吸附相关过程是强耦合的，可能会影响测量的吸附动力学。这就提出了一个问题:从水蒸气吸附实验的吸附动力学中可以提取出什么样的信息?因此，需要确定在相对湿度变化过程中限制木材水分吸收和释放的过程。由于水蒸气在与细胞壁结合之前，以及在任何与吸附有关的过程(如结合能的释放、膨胀、木材聚合物的重组)开始之前，必须被运输到并通过管腔孔射线系统，水汽输送对初始吸附动力学尤其重要(见图1)。

 

（a）：纵向的样品；(b)：管腔-穴-射线系统；(c)水蒸汽在细胞壁中的传输及其伴随过程

 

水蒸气吸附实验常用来表征水在木材中的吸附和解吸。为了评估小木材样品中水蒸气的传输(与吸附和吸附相关过程相比)是否可以忽略，本研究调查了挪威云杉样品在纤维方向上和跨纤维方向上传输路径长度不同的吸附动力学。在相同的气候条件下，在环境气压和环境标准温度下进行了水蒸气吸附实验。在整个相对湿度测试范围内，样品厚度对吸附动力学有影响。在相对湿度较低的情况下，水的初始吸收和释放受到水汽通过腔穴-射线系统扩散的很大影响。因此，样品在纤维方向上和纤维方向上的吸附动力学差异是相当大的。随着含水率的增加，整个纤维方向样品的初始吸水率和初始释水率均增加，纤维方向样品的初始吸水率和初始释水率均降低。因此，穿过纤维方向的水分运输似乎在增加，细胞壁过程似乎更相关。在较高的相对湿度下，样品在纤维方向上和纤维方向上的吸附动力学差异开始消失，而样品厚度的影响仍然很大。因此，当木材含水率增加时，必须考虑一个附加的或改进的过程，该过程取决于吸附位点的数量而不是解剖方向。