竹子制板实验准备

1、2016竹子细胞软化展平后的变化竹纤维细胞壁的壁层构造（以下资料摘自中国林业科学研究院陈红2014博士论文）基于一些学者的研究都揭示了竹纤维细胞壁的多壁层结构多壁层结构，显示竹纤维细胞壁层数最多可达18层。竹纤维细胞木质化一般由竹壁外部开始逐步向内发展，最终靠近竹青的纤维比靠近竹黄的壁厚要大，并且细胞壁层数要多；维管束内的纤维细胞壁木质化及其增厚，一般由纤维股内侧(靠近导管、韧皮部)向外侧(靠近薄壁组织)进行。木材细胞壁与竹材细胞壁的不同近年来，随着新的表征技术手段的应用，人们对竹纤维细胞壁的纳米结构及化学组成有了更深入的认识。SuzukandItoh(2001)采用冰冻蚀刻电镜技术成功获得未

2、木质化和木质化细胞壁的三维纳米结构，发现竹材纤维细胞壁微纤丝排列密实程度比木材细胞要大。 木材与竹材细胞壁的对比图竹纤维细胞壁的化学组分l 纤维细胞壁与木材细胞壁(图13)类似主要由纤维素、半纤维素、和木质素三大组分组成。竹纤维细胞壁层结构微观观察l 如图210A和a所示，未经过处理的在扫描电镜下仍有多层结构，但最多只能观察到3-4层，通过对不同尺寸和含水率的竹材进行冷热循环交替处理，竹纤维细胞壁呈现出不同程度的分裂。A未处理小竹块，B干燥小竹块，C干燥小竹片，D湿材小竹块。如图210 B和b，干燥的竹材在冷热交替处理以后细胞壁各层都开始裂开，而干燥的竹切片(图210 C和C)在冷热交替处理之

3、后，竹纤维细胞壁多数开始破碎，这可能是因为竹切片太薄，在冷热交替处理过程中产生的应力过于强烈，导致细胞壁在弱界面处破碎。对于湿材(图210，C和D)，冷热交替处理过程中竹纤维细胞壁没有多大程度的分开。竹纤维细胞壁层结构微观观察l 在图214中可以看出，未处理竹纤维细胞壁(A)具体难以分辨出细胞壁的层数，而冷热交替处理的细胞壁(B)能够细胞壁的各层有一定程度的分离，但分离的比较杂乱，难以具体清晰地观察出细胞壁各壁层。l 所以可以猜想我们做软化实验的时候，在加热处理后竹材细胞壁微观也会出现上述现象。可能会出现细胞壁破裂，各层分离的现象从不同方面对竹纤维细胞壁多壁层结构进行表征，最终找出表征竹纤维细

4、胞壁多壁层结构以及测量各壁层厚度的有效便捷手段，并对竹纤维细胞壁和竹薄壁细胞横截面的微纤丝聚集体分布进行表征，得出以下结论： (1)通过对不同形状的竹材进行不同处理使得竹纤维细胞壁的各壁层有不同程度的裂开之后在FESEM下观察竹纤维细胞壁壁层分布情况。结果表明，对干燥以后的小竹块进行冷热交替处理是一种使得竹纤维细胞壁各层裂开的有效手段，能够在扫描电镜下直观地观察到竹纤维细胞壁的多层结构。在冷热交替处理过程中，竹黄的细胞壁层比竹青的细胞壁层更容易裂开；在一个维管束内，各方纤维帽的外围细胞在受到冷热处理时，更容易裂开，便于观察细胞壁的多层结构；但利用FESEM观察冷热交替处理干燥竹材的方法只能作为

5、一个定性的观察，不能准确地表征出竹纤维细胞壁的多壁层结构。从不同方面对竹纤维细胞壁多壁层结构进行表征，最终找出表征竹纤维细胞壁多壁层结构以及测量各壁层厚度的有效便捷手段，并对竹纤维细胞壁和竹薄壁细胞横截面的微纤丝聚集体分布进行表征，得出以下结论： (2)竹纤维细胞壁多壁层结构以及各壁层的厚度随着竹纤维所处的位置改变而变化，而且相比竹纤维细胞壁，竹薄壁细胞的壁层较薄，层数也更多；在竹纤维细胞壁和竹薄壁细胞的横截面，纤维素微纤丝聚集体排列形式都呈随机的无规律排列；一个细胞壁内各层内的纤维素微纤丝聚集体的密度也不同，并且在壁层与壁层相邻的位置纤维素微纤丝聚集体的密度明显大于壁层内纤维素微纤丝聚集体的

6、密度，同时，这一现象在竹薄壁细胞横截面上表象的更明显；纤维素微纤丝聚集体的尺寸在一个竹纤维细胞壁中大小变化不大，而在薄壁细胞中变化较大。纤维细胞壁微纤丝的排列 竹纤维作为一种拥有薄厚层相互交替的多层结构和优异物理力学性能的典型生物质材料，一直被当作是复合材料的仿生模型(Parameswaran and Liese，1976；Zhou et a1，1996；Wang et a1，2011)。同时，由于竹纤维的低密度、高强度、更快的生长速度，及对环境友好的特性，竹纤维为制浆造纸及复合材料的增强单元提供了一个具有市场前景的选择(Mohanty et a12000；AranberriAskargort

7、a et a1，2003；Chen et a1，2011)。纤维素微纤丝作为竹纤维细胞壁的主要载体，决纤维素微纤丝作为竹纤维细胞壁的主要载体，决定着竹纤维细胞壁的力学性能定着竹纤维细胞壁的力学性能，因此研究竹纤维细胞壁的微纤丝具有重要意义。纤维细胞壁微纤丝的排列l 如图34所示是经过不同处理的纤维在场发射环境扫描电镜下的形态，无论何种方式干燥，纤维表面都有不同程度的皱缩，相比较冰冻干燥的纤维，气干的纤维表面皱缩更明显一些。纤维细胞壁微纤丝的排列 竹纤维细胞壁微纤丝被包围在非纤维素多糖组成的基质中(江泽慧，2002)。在之前的研究中(陈红等，2013)发现相比几种常用的化学分离方法，双氧水和冰醋

8、酸的混合溶液能够有效地除去木质素。为了更清楚地观察到竹纤维细胞壁的微纤丝，微纤丝暴露的越明显越好，因此文中采用的是双氧水和冰醋酸混合溶液进行分离得到单根竹纤维。图34中所示的皱缩可能是由于细胞壁化学成分被除去并留存有空隙，在干燥的时候，失水导致纤维素聚集体之间更多的氢键结合，宏观上表现出来比较明显的皱缩。作者之前的研究(Chen et a1，201 1)发现虽然同样采取气干方式，物理剥离的纤维表面基本没有像化学分离的纤维表面这么明显的皱缩，这也说明了除去化学成分化学成分可能是主要原因。竹纤维细胞壁微纤丝排列初生壁l利用对竹纤维细胞壁表面微纤丝扫描得到的图像如图35所示。在高度图中(图35A和C

9、)能够明显地看到纤维素微纤丝。高度图中不同的亮度代表不同的高度，越亮的地方表示高度越高，越暗的地方表示越低，是衡量样品平整度的有效指标(Thimm et a1，2009)。在相图中(图35 B和D)，纤维素微纤丝是亮色的部分，非纤维素多糖基质及微纤丝之间的空隙是深色部分，因为这种基质的弹性和硬度明显小于微纤丝(Fahl6n andSalm6n，2005，2003)。慈竹是一种典型的丛生竹，作为对比，同时观察了散生竹的典型竹种毛竹，从图35中可以看出不管是慈竹纤维还是毛竹纤维，其高度图和相图中呈现的纤维表面纤维素微纤丝都是随机无须的交织状排列，这与余雁等(2008)观察的结果是一致的。竹纤维表面

10、的这种随机无须的交织状排列与拟南芥(Arabidopsis halianaL。)(Davies et al。，2003)，小麦杆(Yu et a1，2008)，苹果(Cybulska et a1，2013)的初生壁微纤丝排列相似。但是与菱角、土豆、胡萝卜以及芹菜(Apium graveolens L)(Baker et a1，1998；Thimm et a1，2000，2009)的细胞初生壁微纤丝排列方式不同，相比竹纤维，上述植物细胞壁初生壁的微纤丝排列有一定的方向。此外，竹纤维初生壁的微纤丝排列与木纤维相似，相比竹纤维，关于木纤维细胞壁的微纤丝研究有很多，也有较为被认可的模型(Kerr et a1，1975)。研究也表明，植物细胞壁初生壁微纤丝的这种交织状排列有利于保持细胞壁形状和加强细胞壁的强度(Yuetal，2008)。竹纤维细胞壁微纤丝排列次生壁l 利用AFM观察竹纤维细胞壁次生壁某两层的纤维素微纤丝排列如图3-6。从图中可以看出，竹纤维细胞壁次生壁的纤维素微纤丝呈定向的排列，这与初生壁不