木材干燥过程中的孔隙度分形维数变化研究

本文探讨了"干燥过程中木材内部孔隙度变化的初步研究"（2005年），作者通过中国林业科学研究院木材工业研究所的研究团队，费本华、赵勇、侯祝强和赵荣军。他们采用了前沿的分形理论来分析这一现象。分形理论是一种数学工具，用于描述自然界的复杂结构，包括木材内部孔隙度的非线性和自相似性特征。 实验以银杏（Ginkgo biloba）和板栗（Carya mollissima）这两种常见的木材为研究对象，通过连续升温干燥的方式，观察在不同温度下的木材重量和尺寸变化。通过建立木材重量和尺寸之间的双对数关系，研究人员成功地计算出木材内部孔隙度的分形维数，这是一种量化孔隙复杂性的新指标。分形维数越大，表示孔隙结构越复杂，反之则越简单。 实验结果显示，随着干燥温度的提高，两种木材的含水率均逐渐下降，内部孔隙度的分形维数也随之增加，反映出内部孔隙结构的复杂程度也在增强。具体来说，当干燥温度从20℃上升到100℃时，银杏木材的孔隙度分形维数变化范围为2.1057到2.8757，而板栗的范围更大，从2.0080到2.9238，这表明板栗在干燥过程中孔隙变化更为复杂。这意味着在同样的干燥条件下，干燥银杏木材可能比板栗更容易，产生的干燥缺陷可能性相对较小。 该研究的重要意义在于，它不仅提供了定量衡量木材干燥过程中内部孔隙复杂性的新方法，还为优化木材干燥工艺，防止干燥缺陷的发生提供了科学依据。此外，这也为木材科学和工程领域提供了深入理解木材微观结构随环境变化的新视角，对于木材制品的质量控制和性能提升具有重要的实际应用价值。