[發明專利]一種測定木材細胞腔孔隙表面橫向弛豫率的方法

有效

• 申請號: 202210448336.9
• 申請日: 2022-04-27
• 公開（公告）號: CN114544466B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 金枝;付躍進;曾珍;胡生輝;呂斌
• 申請（專利權）人: 中國林業科學研究院木材工業研究所
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N24/08
• 代理公司: 北京中知星原知識產權代理事務所(普通合伙) 11868
• 代理人: 艾變開

本發明涉及一種測定木材細胞腔孔隙表面橫向弛豫率的方法，包括以下步驟：（1）對木材試樣依次進行煮沸處理和飽水處理，得到飽水試樣；（2）采用時域核磁共振波譜儀測定飽水試樣的橫向弛豫時間分布曲線，得到曲線I；（3）將經過步驟（2）測定之后的木材試樣干燥至絕干，再進行壓汞孔徑測定，得到曲線II；（4）基于曲線I和曲線II的數據進行計算，獲得相同累積分布百分比下，壓汞孔徑所對應的橫向弛豫時間數值，得到曲線III；（5）結合曲線II和曲線III，獲得木材試樣的細胞腔孔徑范圍內的不同孔隙系統的分布節點，確定各節點之間壓汞孔徑和核磁孔徑誤差最小時對應的換算系數，進而確定木材試樣細胞腔不同孔隙系統的表面橫向弛豫率。

技術領域

本發明屬于木材孔隙檢測技術領域，具體涉及一種測定木材細胞腔孔隙表面橫向弛豫率的方法。

背景技術

木材是一類結構層次分明、構造有序的天然有機復合材料，具有一套精細的分級多孔結構。木材的孔隙結構在木材的加工與利用過程中發揮了重要作用，它不僅對木材干燥、木材浸漬及改性等工藝影響很大，也與終端產品的質量狀況及使用性能密切相關，因此，全面、準確的木材孔隙結構信息至關重要。

孔隙結構表征技術是獲取木材孔隙結構數據的重要手段。目前常用的幾種表征技術中，氣體吸附法、熱孔計法和冷孔計法不適合用于較大孔隙的測定；壓汞法所測樣品無法回收，且使用到的汞具有一定毒性；顯微成像法和電子計算機斷層掃描法受視野和像素影響較大。時域核磁共振法是針對充分飽水的試樣，以水分子的1H質子為探針進行核磁共振弛豫性質測定，通過對水分子自旋-自旋弛豫時間T2（即橫向弛豫時間）數據反演，獲得T2分布以反映孔徑分布信息。由于水分子的充分滲透，時域核磁共振法可反映所有類型的孔隙信息，測孔徑范圍最廣，對木材孔隙的全面分析具有明顯的優越性。同時，該方法還具備測試時間短、測試過程無毒無害、樣品可回收利用等優點，是用于分析木材孔隙的有力工具。

然而，時域核磁共振法用于木材孔隙測定的數據分析方法仍在不斷探索中。現有研究主要利用T2數據對木材孔隙孔徑分布進行表征，所依據的基本原理有一種是依據T2分布與孔徑之間呈一一對應的線性關系，在常溫下測定木材試樣T2分布，再選用與木材孔隙相近且具有已知平均孔徑的標準樣品，對木材孔隙表面弛豫率進行定標，獲得T2分布與孔徑間的轉換系數，進而確定孔徑分布，但由于木材孔隙的復雜性，標準樣品的孔隙結構不能全面代表所測試樣的真實孔隙結構，因此測定結果仍存在偏差。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種測定木材細胞腔孔隙表面橫向弛豫率的方法，所述方法基于測試木材樣品本身對其細胞腔孔隙表面弛豫率進行定標，解決了現有方法中采用標準樣品定標而導致的測定結果誤差與片面性的問題，能夠全面、準確地反饋不同孔隙系統下木材細胞腔孔隙表面弛豫率信息，有效提升時域核磁共振法針對木材細胞腔孔隙分析的準確性，進而實現木材孔隙結構表征技術的優化與升級。

所述測定木材細胞腔孔隙表面橫向弛豫率的方法，包括以下步驟：

S100：對木材試樣依次進行煮沸處理和飽水處理，使木材試樣內部和表面的孔隙都充滿水，得到飽水試樣；

S200：采用時域核磁共振波譜儀測定所述飽水試樣的橫向弛豫時間分布曲線，得到曲線I；

S300：將經過步驟S200測定之后的木材試樣干燥至絕干，再進行壓汞孔徑測定，得到曲線II；

S400：基于曲線I和曲線II的數據進行計算，獲得相同累積分布百分比下，壓汞孔徑d_Hg所對應的橫向弛豫時間T2數值，得到T2-d_Hg的分布曲線III；

S500：結合曲線II和曲線III的形態分布，獲得木材試樣的細胞腔孔徑范圍內不同孔隙系統的分布節點，根據以下公式（1）確定各分布節點之間壓汞孔徑和核磁孔徑誤差最小時對應的換算系數K，