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摘要
【目的】NaCl的存在会改变木材中水分子的扩散行为,使水分子"易进入"或"难扩散",从而影响了木材的吸湿性和平衡含水率。研究其影响机理对含盐木质文物的保护具有重要意义。【方法】以杉木为研究对象,制作了不同含盐率的杉木试件,开展吸湿与干燥试验,探究盐分对杉木中水分扩散的宏观影响规律;建立了杉木的分子模型,采用分子动力学(MD)模拟方法分别研究了水分子进入含盐与不含盐两种模型的过程,以及水分子在两种模型中的扩散行为。通过平衡构型、相对浓度分布等参数分析水分子进入两种模型结果的差异;通过均方位移、吸附能、径向分布函数、氢键等参数分析两种模型中的水分子与纤维素分子、半纤维素分子、木质素分子等杉木主要组成成分之间的相互作用关系,定性解释了盐分影响杉木中水分扩散的微观机理。【结果】试验结果表明杉木试件的吸湿速率随着含盐率的升高而增大;在含水率低于80%范围内,干燥速率随含盐率的升高而减小。MD模拟结果表明,水分子更容易进入含有NaCl的杉木分子模型中,但NaCl会抑制水分子在杉木分子模型中的扩散。模型中各分子之间的相互作用分析结果显示,NaCl与水分子间有很强的吸附作用,但会降低水分子与杉木之间作用强度。【结论】NaCl使杉木对水分子的束缚作用降低,但其对水分子的强吸附作用导致了水分子"易进入"与"难扩散"现象。
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