纖維素分子和單根木材纖維的抗拉強度和斷裂長度
信息分類：生命科學資訊 作者:YIYI發(fā)布
纖維素分子和單根木材纖維的抗拉強度和斷裂長度
對完全由無接頭的纖維素分子組成的假想棒狀體的抗拉強度進行
過有趣的計算，根據(jù)破壞主價鍵所需要的功，求得抗拉強度約為80
000公斤/厘米，他們斷定，完全由主價健組成的材料其強度要大于
所有已知材料的強度。
完全由連續(xù)、平行的葡萄糖式鏈組成的材料，其抗斷強度為1000
00-400000公斤力/厘米，實際上，純纖維素纖維不是由無接頭的分
子組成，其結(jié)晶區(qū)的長度大約只有500A ，不會由二撕破全部單獨
的分子鏈而發(fā)生破壞，但可由于滑移而破壞，如果把材料看成有結(jié)
晶區(qū)和無定形區(qū)的混合材料，并施以應力，一些處于非常不利位置
受到最大拉伸的鏈分子則在變形初期撕裂或彼此之間發(fā)生滑移，其
它卷曲或損壞的鏈可以伸開并逐漸變?yōu)槠叫�，產(chǎn)生額外結(jié)晶體，增
加內(nèi)部的粘滯度，并使材料內(nèi)部可能積累越來越大的勢能，一旦應
力達到更高程度，平行的鏈分子彼此間發(fā)生滑動，產(chǎn)生流變，結(jié)果
材料橫斷面逐漸減小，導致應力增大，最后發(fā)生破壞，顯而易見，
難以預測精確的破壞力矩和產(chǎn)生該力矩所必要的應力，對平均長度
為500葡萄糖單位 ，完全平行重疊的分子鏈，計算結(jié)果極限值達12
500-15000公斤力/厘米，這個值仍然比木材的最大抗拉強度還高的
多，但這是可以料到的，因為有機材料是由服從統(tǒng)計學原理的生物
過程形成的，因此有機材料中的強點和弱點，依照統(tǒng)計學規(guī)律分布
認為分子鏈破壞總是發(fā)生在最薄弱的鏈節(jié)上。
然而，木材的順紋抗拉強度極高，某些樹種的氣干材，最大可達
3000公斤力/厘米，離析的木材纖維的抗拉強甚至更高，約介于200
0-13000公斤力/厘米之間，離析的木材纖維的抗拉強度甚至更高，
測得云杉纖維的抗拉強度為4630公斤力/厘米，纖維的抗拉強度為5
780公斤力/厘米和6920公斤力/厘米，用測定應力和應變的電子機
械裝置，精確地測定了10種針葉樹材單桶纖維的氏模量的抗拉強度
。
不僅不同樹種纖維間有巨大差別，而且同一樹種早材與晚材纖維
之間也有規(guī)律性差異，最大應力十分接近理論計算值，用不同劑量
的射線照射北美黃杉木材，使纖維素組分隨機解聚，研究纖維分子
鏈的長度對木材質(zhì)順紋抗拉強度的影響，試驗結(jié)果表明，晚材的抗
拉強度不僅明顯地比早材高，而且兩種生長帶對纖維素聚合度，含
水率和溫度變化的反應也不相同，所以纖維素的解聚作用不僅減低
木材的強度，而且受大氣濕度變化的影響特別敏感。
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