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林学院在竹材断裂韧性研究中取得新进展

发布时间：2022-05-27 09:38:11 浏览次数：151 来源：四川农业大学若有侵权请联系400-0815-589删除

空气中的水会与各种材料发生反应，并影响它们的性能，例如竹子、木材、骨头和粘土等。竹子作为一种优良工程材料，其断裂韧性是被考虑用于工程领域的第一个重大理由。然而，水对竹子断裂韧性的影响此前却并不明确，因此人们对竹制建筑的建设和维护也缺少相关科学依据。

近日，林学院教师陈琦在结构与建筑技术领域一区Top期刊《结构与建筑材料》(Construction and Building Materials，最新IF=6.141)在线发表了题为《含水率对竹材Ⅰ型层间断裂韧性的影响：促进和阻碍裂纹扩展的竞争》(Effect of moisture content on bamboos’ mode I interlaminar fracture toughness: the competition between promoting and impeding crack growth)的研究论文。该论文揭示了水对竹材断裂韧性的影响机制，对于竹质建筑工程材料的选材提供了重要指导，为解释竹材实际利用中的开裂与失效问题提供了关键的理论依据。

研究中，作者考察了几种典型的含水率对竹材断裂韧性的影响，发现水分的作用同时包括了促进和阻止竹材中裂纹的扩展。竹材吸湿后，细胞壁变软，竹材塑性增大，阻碍了裂纹的扩展;但是细胞壁表面形成水层，界面摩擦力减小，反而促进了裂纹的扩展。前者的作用效果更强，因此竹子的断裂韧性随含水率的增加而增加。这种源于水分的竞争机制也被发现适用于解释其他材料的断裂特性，如木材、石头和粘土等。