林业科学

作者：樊正强1,彭立民1,2,*,刘美宏1,冯云1

单位：1. 中国林业科学研究院木材工业研究所 北京 1000912. 中国林业科学研究院林业新技术研究所 北京 100091

关键词：辐射松,微波处理,吸声

基金：中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金项目“木结构房屋墙板隔声性能的研究”(CAFYBB2019SY041)

目的: 采用高强度微波对辐射松进行改性处理，探究不同微波功率、处理时间和木材纹理方向对辐射松吸声性能的影响，以提高木材的附加价值、拓展木材的应用领域。方法: 将新采伐的辐射松生材干燥至含水率40%~60%，在不同微波功率（100、120和140 kW）与处理时间（20和30 s）组合条件下处理辐射松木方，获得微波处理材。采用传递函数法测量微波处理材径切面和弦切面的法向吸声系数，探讨不同处理条件下辐射松吸声性能的变化规律，借助光学显微镜和扫描电子显微镜观察辐射松的解剖构造和微波处理前后的微观结构形貌。结果: 微波处理材与对照材相比，密度和含水率显著下降，不同处理条件下辐射松吸声性能均有不同程度提升，吸声系数提高4.79%~201.9%，平均吸声系数最高达0.320；不同条件下微波处理材的吸声系数在1 000 Hz以下的低频范围内变化不显著，吸声系数呈先上升后下降的趋势，在1 000 Hz左右出现吸声低谷，在1 000 Hz以上差异显著，吸声系数随频率升高呈上升趋势；微波功率越大、处理时间越长，处理材吸声性能越好，吸声系数曲线上升趋势越大；处理材弦切面的吸声系数比径切面高9.6%~29.6%，对照材径切面的吸声系数在1 000 Hz以上低于对照材弦切面，在1 000 Hz以下高于对照材弦切面；辐射松弦切面相较于径切面存在丰富的单列木射线和少量纺锤形木射线，微波处理材轴向管胞壁和胞间层出现裂缝，管胞上纹孔膜消失，木材孔隙率和相邻孔隙之间的连通性增加，声波在木材内部传播可更大概率地与孔隙壁摩擦，增加声能损耗从而达到更好的吸声效果；微波功率、处理时间和木材纹理方向与吸声系数的相关性分别为0.519、0.637和0.705，3个变量对吸声系数均有中等程度影响，其中木材纹理方向对吸声性能的影响最大。结论: 辐射松未处理材弦切面和径切面的平均吸声系数分别为0.167和0.106，吸声性能不佳；微波改性处理是提高木材吸声性能的有效方法，但会导致木材微观结构破坏，最佳微波处理工艺为微波功率140 kW、处理时间30 s、木材纹理方向选择弦切面；微波处理材的吸声系数最高达0.320，属于吸声材料范畴。

来源：2021年第7期

《林业科学》期刊编辑部

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