利用核磁共振技术研究杉木自由水的迁移规律开题报告

 2021-08-08 21:19:58

1. 研究目的与意义

木材内水分状态与迁移的研究对木材干燥与改性有很重要的影响,核磁为一种无损分析手段已成功应用于多孔介质内液体一分析与迁移研究,推动了多孔介质领域的发展。对杉木内水分状态用核磁共振技术进行定性分析,并进行定量表征,研究木材自由水迁移特性。

2. 国内外研究现状分析

国外学者araujo采用核磁共振的2种新技术弛豫谱和弛豫选择成像,对云杉的心边材、初期腐朽心材、应压木和幼龄材中的水分状态进行了详细说明,表明了t2是一个很好的评价指标;之后jlia等人利用核磁共振中的弛豫选择弛豫谱研究了木材中水分的改变。

villeveikko探讨了一种利用nmr技术快速、精确测量纤维饱和点的方法,木材生材样品经冷冻处理后,在nmr分析仪内经短时间扫描就可获得与传统溶液置换法高度吻合的fsp数值。meder等利用核磁共振微观成像技术对含水率在纤维饱和点以上的辐射松边材水分的迁移进行了研究。木材含水率在fcp以上时,木材内的大毛细血管中存在的有自由水和水蒸气。

james利用医用核磁对不同干燥阶段的木材进行成像分析时,发现在fsp以上木材弦切板木射线一直呈高亮状态,说明木射线是自由水纵向迁移的重要路径。

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3. 研究的基本内容与计划

利用学院已有的核磁共振仪器及所了解的核磁共振技术测量微波干燥过程中t2弛豫时间和mri成像图,以及各干燥阶段温度和压力分布,分析了水分含量变化和迁移动力。通过对得到的弛豫时间t2与幅度的关系曲线可以间接反映物料中水分的含量、状态和移动方式。木材含水率在纤维饱和点以上时,水分移动的主要驱动力应该是温度引起的水蒸汽压力梯度,它使木材中水分以蒸汽的形式排出,相对来讲含水率梯度则影响较小,干燥过程呈现等速干燥。

01.11-03.01查阅相关资料,了解核磁共振技术与木材干燥的相关知识,了解杉木的基本属性等准备,工作查阅相关资料,撰写相关的文献综述。

03.02-05.01开始实验,准备试验材料,加工成5cm厚的800cm长的试件。 将试件用水浸透,含水率每下降10-20%做成2份分层含水率试验片,一份做核磁共振,一份做烘干法。记录下所有试验数据。分析并整理数据,建立数学模型

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4. 研究创新点

利用学院已有的核磁共振仪器及所了解的核磁共振技术测量微波干燥过程中T2弛豫时间和MRI成像图,以及各干燥阶段温度和压力分布,分析了水分含量变化和迁移动力。通过对得到的弛豫时间T2与幅度的关系曲线可以间接反映物料中水分的含量、状态和移动方式。木材含水率在纤维饱和点以上时,水分移动的主要驱动力应该是温度引起的水蒸汽压力梯度,它使木材中水分以蒸汽的形式排出,相对来讲含水率梯度则影响较小,干燥过程呈现等速干燥。

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