木材的特性

木材是用于建筑、家具、地板和其他物品的第二受欢迎的材料。尽管石材在建筑施工中仍然占据主导地位，但木材最近经历了巨大的增长。以下是关于木材及其各种机械、化学和物理特性的一些更有趣的事实。

颜色、光泽、质地、宏观结构、气味、水分、收缩、内部张力、膨胀、开裂、翘曲、密度和声音-电-导热性是木材的一些基本物理特性。木材的外观受其颜色、光泽、质地和宏观结构的影响。

不同品种的木材有各种颜色，从白色（白杨、云杉）到黑色（乌木）。木材从细胞腔中的单宁、树脂和色素中获得颜色。那么，在这篇文章中，我将讨论木材的所有特性，包括物理、化学、机械性能等。

木材的特性

以下是木材的主要特性：

机械性能
热性能
电气性能
声学特性
感官特征
密度和比重
退化
吸湿性
缩胀
感官特征

木材的颜色、光泽、气味、味道、质地、纹理、形状、重量和硬度是感官特性的例子。出于识别或其他用途的目的，这些附加的宏观特征可用于描述一块木头。有多种颜色的木材，尽管大多数木材是白色和棕色的色调。其他颜色包括黄色、绿色、红色和几乎纯白色。根据心材、边材、早材、晚材、射线和树脂管之间的颜色差异，单块木材可能会出现差异。漂白或染色，以及长时间暴露在环境中，会改变自然颜色。刺槐、蜜蝗和少数热带物种只是辉煌木材的几个例子。

一些树种，如云杉、白蜡木、椴木和杨树，具有在径向表面上特别明显的自然光泽。由于木材中发现的挥发性化合物，会产生气味和味道。它们有时是有用的区分特征，尽管难以表达。术语“纹理”是指木材表面（通常是横向）出现的均匀程度。就像在粗、细甚至纹理或纹理中一样，纹理经常与纹理互换使用。它也可以用来描述木材零件的方向，如直线、螺旋或波浪形。有时使用谷物代替图形，例如橡木中的银色谷物。该图是指木材表面的有机图案或设计（通常是径向或切向）。

重量和硬度在诊断而非技术意义上被认为是感官特性；举起手即可确定重量，用拇指按压即可确定硬度。在热带地区可以找到更轻和更重的木材，轻木和木脂的重量分别为每立方米 80 至 1,300 公斤（每立方英尺 5 至 80 磅）。在风干条件下，常见的温带气候木材的重量通常在每立方米 300 到 900 公斤（大约每立方英尺 20 到 55 磅）之间。

密度和比重

比重是木材的重量或质量与水的重量之比，而密度是单位体积木材的重量或质量。因为 1 cc 的水重 1 克，所以在公制测量系统中，花旗松木的平均密度和比重分别为 0.45 克/立方厘米 (g/cc)。（每立方厘米 1 克，或每立方英尺大约 62.4 磅，表示为每单位体积的重量。）由于木材具有吸湿性，因此水分的多少会显着影响其重量和体积，因此确定其密度比其他方法更具挑战性。材料。在预定的水分值下计算重量和体积以产生相似的结果。

重量和体积是在预定的水分值下计算的，以产生类似的结果。烘干重量（几乎没有水分含量）和烘干或生坯体积是标准（绿色是指高于纤维饱和点的水分含量，平均约为 30%）。其他的密度表示法，例如基于风干重量和体积或生木重量和体积的密度表示法，虽然不太精确，但确实有一定的实际应用，例如在木材运输中。

吸湿性

如果与水接触，木材可以从空气中以液体或蒸气的形式吸收它。尽管如此，水是木材可以吸收的最重要的液体或气体。由于木材的吸湿性，木材总是包含水分，无论它是活树的组成部分还是材料。（术语水和水分在这里可以互换使用。）水分对木材的各个方面都有影响，但应该强调的是，只有细胞壁中的水分才是重要的；细胞腔中的水分只会增加重量。

收缩和膨胀

当木材中的水分含量低于纤维饱和点时，就会发生尺寸变化。收缩和膨胀分别是由水分的增加和损失引起的。这些尺寸变化是各向异性的，这意味着它们在轴向、径向和切向方向上有所不同。大约 0.4%、4% 和 8% 分别是平均收缩值。体积损失约为 12%，但物种之间存在显着差异。这些数字以生坯尺寸的百分比形式提供，并对应于从生坯到烘干条件的转变。细胞壁结构主要负责不同发育方向的差异收缩和膨胀。

次生细胞壁层中微纤维的方向可以用来解释轴向和两个横向（径向和切向）方向之间的变化，但是，尚不清楚为什么这些差异存在于径向和切向方向。

退化

细菌、真菌、昆虫、海洋蛀虫以及环境、机械、化学和热变量都会导致木材的破坏。木材的外观、结构或化学成分会因退化而发生变化，这会影响活的树木、原木或产品。这些变化的范围从轻微的变色到使木材完全一文不值的不可逆转的转变。例如，在古埃及法老的陵墓中发现的完好无损的家具和其他木制文物证明，木材可以保存数百年或数千年（参见埃及艺术）。只有在外界因素的影响下，木材才会变质或被破坏。

机械性能

木材的机械或强度特性是其承受外力的能力的标志，外力可能会改变其尺寸和形状。施加这些力的量和方法，以及木材的密度和水分含量，都会影响对这些力的抵抗力。在轴向或平行于纹理的方向上，木材的强度特性与沿纹理方向（横向）的强度特性明显不同。

木材的拉伸和压缩强度（在轴向和横向测量）、剪切、劈裂、硬度、静态弯曲和冲击是它的一些机械特性（冲击弯曲和韧性）。相应的测试确定每单位负载区域的应力（在弹性极限和最大负载下）以及其他强度标准，包括韧性、断裂模量和弹性模量（刚度的量度）。通常使用横截面为 2 x 2 厘米或 2 x 2 英寸的小型透明样品进行测试。

热性能

尽管木材会随着温度的变化而膨胀和收缩，但水分含量变化带来的收缩和膨胀是更显着的尺寸变化。这种与温度相关的膨胀和收缩通常是微不足道的并且没有实际影响。表面检查只能在低于 0 °C (32 °F) 的温度下进行；由于外层和内层收缩不均匀，活树会出现冻裂。

与金属、大理石、玻璃和混凝土等材料相比，木材的导热率低（隔热能力高）。轻且干燥的木材是优良的绝缘体，因为导热系数在轴向上最高，并且随着密度和水分含量的增加而增加。

电性能

电绝缘可以在烘干的木材中找到。然而，当含水量上升时，电导率也会上升，导致饱和木材（含水量最高的木材）表现得更像水。值得注意的是，随着水分含量从 0 上升到纤维饱和点，电阻会急剧下降。在此范围内，电阻下降超过 10 亿倍，但从纤维饱和点到最高水分含量仅下降约 50 倍。木材的电阻大多不受树种、密度等其他参数的影响；物种间的差异与提取物的化学性质有关。轴向阻力大约是横向阻力的一半。

介电或不良导体，木材的特性也很重要。介电常数和功率因数在制造用于测量木材水分含量的电表（容量和射频功率损耗型）、用电流干燥木材（理论上的可能性，但目前不是现实）和粘合木材方面发挥着实际作用用高频电流。施加机械应力时发生的电极化（在一块相反的两侧出现相反的电荷）导致木材显示出压电效应。相反，木材在暴露于电场时会发生机械变形（尺寸变化）。