古代与现代柏木的水分吸附热力学比较研究

编号 zgly0001749985

文献类型 期刊论文

文献题名 古代与现代柏木的水分吸附热力学比较研究

作者 李莞璐  李京予  郭娟  杨弢  马尔妮 

作者单位 北京林业大学材料科学与技术学院  中国林业科学研究院木材工业研究所  成都文物考古研究院文物保护研究所 

母体文献 北京林业大学学报 

年卷期 2023,45(4)

页码 126-135

年份 2023 

分类号 S781.3  S791.41  K854.3 

关键词 考古木材  柏树  微观结构  水分  吸附热力学 

文摘内容 【目的】探究考古木材与现代木材在水分吸附热力学方面的不同及原因,旨在提高出土饱水木质文物的尺寸稳定性,可以为出土饱水考古木材的保护研究提供理论依据。【方法】以古代与现代柏木为研究对象,分别采用扫描电子显微镜和傅里叶红外光谱表征试材的微观形貌和化学基团;利用动态水分吸附分析分别测定25和50℃下的试材吸湿和解吸等温吸附曲线,并基于Hailwood-Horrobin水分吸着理论进行拟合,结合Clausius-Clapeyron公式分别计算试材的微分吸着热Q S、自由能变化ΔG及微分吸着熵ΔS,分析考古试材与现代试材在吸附热力学量的差异。【结果】与现代木材相比,考古木材的细胞壁腐朽明显,产生大量细胞壁孔洞,并有菌丝体的存在。考古木材纤维素、半纤维素降解严重,而木质素相对含量升高,且极性基团?OH、?COOH含量减少。在一定温度下,考古木材的平衡含水率大于现代木材,而Q S、ΔS值均低于现代木材,并在含水率5%处产生拐点,该拐点对应单分子层吸着水达到饱和;另一方面,考古木材和现代木材的ΔG值差异不大;考古木材在吸湿平衡态下Q S、ΔG、ΔS值小于解吸平衡态的值。【结论】考古木材在经历长时间腐蚀后,细胞壁结构产生腐朽;与现代木材相比,考古木材纤维素、半纤维素降解程度最大,考古木材对水分的吸着减少;考古木材的吸湿性大于现代木材,而热力学值偏低;考古木材存在热力学吸湿滞后现象。