为研究高温改性对低质速生木材力学性能的影响规律和作用机制, 优化基于强度等级的木材改性温度, 以期为高温改性木材在建筑结构中的合理应用提供依据, 开展了160～210 ℃宽温域范围内高温改性对国产低质速生杨木抗弯强度(fm)、 顺纹抗拉强度(ft, 0)、 横纹弦向(ft, T, 90)和径向抗拉强度(ft, R, 90)、 顺纹抗压强度(fc, 0)、 顺纹弦面剪切速度(fv, T)和径面剪切强度(fv, R), 以及弹性模量(E0)等共计560个试件的材性试验, 利用傅里叶变换红外光谱分析高温改性木材的化学组分变化。 结果表明, 木材中半纤维素耐热性最低, 最先受热降解, 温度≥190 ℃时, 热解加快。 纤维素耐热性较强, 高温作用下轻微热解, 且主要发生在无定形区域内, 导致无定形区微纤丝排列有序性增加。 高温对木材fm, ft, 0, ft, 90和fv劣化作用明显, 常温时木材fm, ft, 0, ft, T, 90, ft, R, 90, fv, T和fv, R分别为67.0, 86.2, 5.8, 8.9, 7.7和6.7 MPa, 改性温度较低时, 木材化学组分轻微热解, 力学性能下降相对较慢, 180 ℃时分别降至53.5, 78.9, 4.0, 4.8, 6.0和5.4 MPa, 改性温度高于190 ℃时木材化学组分热解加剧, 导致力学性能快速降低, 210 ℃时分别降至常温时的44.5%, 56.1%, 43.1%, 29.2%, 34.5%和26.7%。 160~210 ℃范围内, 高温改性木材的fc, 0和E0先升高后降低, 20 ℃时fc, 0和E0分别为41.4和8 568 MPa, 160~180 ℃范围内随着温度的升高, 纤维素结晶度提高导致力学性能增加, 180 ℃时达到峰值, 较初始值分别高30.7%和12.8%, 温度继续升高时, 纤维素热解程度增加, fc, 0和E0持续降低, 210 ℃时, 分别降至45.0和8104 MPa。 未处理试件由于E0未达到欧洲规范BS EN 338最低强度等级D18的要求, 不能用作结构用材; 160~170 ℃温度改性试件的E0较未处理试件有所提高, 但仍低于规范中最低强度等级D18的要求; 改性温度升至180 ℃时, E0继续增加, 杨木达到强度等级D18; 190~200 ℃改性材的E0略有降低, 但仍满足规范中结构用材要求, 而fv, R降低幅度过大, 木材强度等级不满足最低强度等级D18的使用要求。 研究结果将为高温改性技术以及国产速生木材在建筑结构中的合理应用提供依据。

胶合木层板间界面起传递应力的作用, 是构件承载的重要参数, 其高温胶合性能决定了构件的抗火性能。 以兴安落叶松结构材, 以及结构用间苯二酚-酚醛树脂胶粘剂(PRF)和三聚氰胺-脲醛树脂胶粘剂(MUF)为研究对象, 研究了20～280 ℃中木材含水率、 密度、 顺纹弦向抗剪强度和木材-胶粘剂界面胶合性能等216个试件在高温中的物理力学性能变化规律, 通过傅里叶变换红外光谱分析高温中胶粘剂官能团变化, 揭示了高温对木材-胶粘剂界面性能的劣化机理。 结果表明, 20～150 ℃时, 兴安落叶松主要发生由水分释放导致的木材密度降低等物理反应, 木材颜色未发生明显变化; 150～200 ℃时, 木材热降解开始, 密度下降速度变缓, 木材颜色逐渐加深; 温度继续升高时, 木材热降解加剧, 颜色急剧加深, 木材密度损失快速增加; 当温度升至280 ℃时, 木材发生炭化、 完全转化为黑色, 密度降至常温的72.49%。 高温对兴安落叶松顺纹弦向抗剪强度有明显的劣化作用; 20 ℃时木材抗剪强度为9.654 MPa, 20～110 ℃时木材抗剪强度下降较快, 150 ℃时降至常温的60.68%; 150～280 ℃时, 木材顺纹抗剪强度急剧下降, 280 ℃时降至1.054 MPa。 木材-胶粘剂界面的高温性能与胶粘剂的耐热性能密切相关; 常温时, 兴安落叶松与PRF和MUF均有较好的胶合性能, 其界面抗剪强度分别为9.071和9.619 MPa, 木破率均在80%以上; 随着温度的升高, 两种胶粘剂的界面抗剪强度均明显降低, 木材-PRF界面较木材-MUF具有更好的耐高温性能。 20～150 ℃时, 两种胶粘剂界面抗剪强度劣化规律与木材抗剪强度相似, 150 ℃时木材-PRF和木材-MUF的界面抗剪强度分别为常温的60.61%和60.92%, 木破率均高于70%。 150～280 ℃时, 木材-PRF界面抗剪强度劣化规律仍与木材顺纹抗剪强度相似, 280 ℃时降至0.774 MPa; 木材-MUF界面胶合性能受温度影响更大, 220 ℃时其木破率为10%, 280 ℃时界面抗剪强度降至0 MPa。 傅里叶变换红外光谱图中, 20～150 ℃时PRF化学结构无明显变化; 温度高于150 ℃时主要发生胶粘剂的进一步交联, 以及醚键和亚甲基桥的断裂, PRF开始热解, 但化学结构仍较完整; 20～150 ℃时MUF的化学结构无明显变化, 温度高于200 ℃时, 羟甲基特征峰减弱、 异氰酸酯基团产生, 热降解剧烈, PRF较MUF具有更高的耐热性能。 研究结果将为木结构工程合理选择原材料提供数据支撑, 并为完善木结构抗火设计理论和方法提供依据。

化学热处理是实现可再生木质生物能源中纤维素高效利用及半纤维素糖化转换的关键步骤。 通过预处理过程可以快速去除难溶木质素, 实现细胞壁中半纤维素的物理化分离, 使得植物细胞壁中化学成分发生变化, 从而增加木质纤维素的产出量。 以硫酸（H2SO4）、 稀碱（NaOH)及甘油（glycerol）为预处理介质, 采用不同的热处理温度（硫酸（H2SO4）、 稀碱（NaOH)热处理温度为117和135 ℃; 甘油（glycerol）热处理温度为117 ℃））, 对竹材处理前后的主要化学组分进行对比分析, 并通过傅里叶变换红外光谱进一步证实化学热处理前后竹材化学组分的变化, 以获得不同的化学热处理介入下竹材化学成分转换的主要变化规律和机理。 结果表明: 热化学处理后竹材的纤维素产出量明显增加。 纤维素得率及木质素的去除率在不同的处理介质条件下的变化规律为, 稀碱（NaOH)处理效果优于稀酸（H2SO4）和甘油（glycerol）; 此外, 在相同介质条件下135 ℃热处理效果比117 ℃热处理效果显著。 对于不同处理条件的半纤维素的降解程度大小变化结果与此相同。 通过红外光谱分析可知, 热处理后纤维素环状C-O-C不对称伸缩振动峰出现峰值分解, 半纤维素的红外吸收特征峰出现明显陡降变化, 木质素苯环特征吸收峰明显减弱, 证明纤维素产出量明显增加, 半纤维素降解趋势明显, 木质素去除效果良好。 傅里叶红外变换光谱分析结果与标准测定结果一致。

利用傅里叶红外光谱(FTIR)研究三种烟草品种DNA的差异, 旨在对烟草品种进行亲缘关系分析和品种鉴定。 研究结果显示, 三种烟草品种DNA 红外光谱较为相似, 均有四个明显的特征峰, 1 103 cm-1是DNA磷酸二酯键的对称伸缩振动, 1 236 cm-1是DNA 磷酸二酯键的非对称伸缩振动, 1 400 cm-1 是DNA糖苷键的伸缩振动, 1 622 cm-1是DNA中是胞嘧啶C4—C5=C6的环伸缩振动。 通过平滑、 标准化处理、 二阶求导、 提取主成分和系统聚类分析建立了DNA FTIR光谱数据聚类分析模型。 使用该模型对三个烟草品种进行鉴定, 鉴定正确率为100%。 使用该模型对三个烟草品种进行亲缘关系分析, 云烟87与K326聚为一类, 距离系数为0.003, DNA相似度为99.7%, 红大单独聚为一类。 聚类正确率达100%。 该项研究为烟草品种鉴定及遗传育种提供了参考。

木材防腐处理可改善人工林木材易腐朽、 虫蛀等缺陷, 其中热处理方法不仅环保无污染, 还可提高木材耐腐性、 尺寸稳定性等。 研究以植物油为导热介质对杨木和樟子松进行油浴热处理, 对热处理木材进行室内耐腐性能研究, 通过傅里叶变换红外光谱分析处理前后木材化学组分的变化, 分析热处理对木材耐腐性能的影响及主要作用机制。 结果表明: 经过油热处理杨木的质量损失率由未处理材的1937%下降至5%, 樟子松的质量损失率由未处理材的823%下降至315%, 油热处理可以有效提高木材的耐腐性能。 木材腐朽菌之所以能够在木材中生长繁殖从而败坏木材, 是因为木材能够提供木材腐朽菌比较好的生存条件, 如营养物质、 水分、 氧气等, 而木材中的纤维素、 半纤维素等是木材腐朽菌的主要营养来源。 由红外光谱分析可知, 热处理后木材中羟基等亲水性基团大量减少, 吸水性减弱, 减少了木腐菌生长所必需的水分; 热处理后木材的纤维素、 半纤维素等化学组分发生了降解, 减少了木腐菌生长需要的营养物质。 油热处理可以减少纤维素、 半纤维素等木腐菌的营养物质, 从而达到了提高木材耐腐性能的目的。

用介质阻挡放电(DBD)等离子体增强化学气相沉积(PECVD)的方法, 以硅烷为源气体, 在沉积区域加载脉冲负偏压进行调节, 在玻璃基片上沉积得到具有荧光特征的多孔硅纳米颗粒膜。沉积过程的发射光谱结果表明, 在412 nm处出现SiH*(A2Δ→X2Π 0-0)特征峰, 证明放电沉积过程中存在不同程度的硅烷裂解。将脉冲负偏压固定在-300 V, 当占空比从0.162增大到0.864时, 薄膜的红外光谱显示Si—O—Si在1 070 cm-1伸缩振动吸收峰与800 cm-1的弯曲振动峰都有所增强, 而930 cm-1的Si—H弯曲振动减弱。说明随着占空比的增加, Si—O—Si键的结合越来越明显。

针对5种主次吸收峰严重交叠的红外混合气体定量分析问题，提出一种基于高阶累积量分析方法，该方法将重叠的吸收谱线映射到彼此相互分开的四阶累积量空间；在四阶累积量空间中提出一种基于正则理论和最小二乘相结合的支持向量机多维数据建模方法．在小样本下有效地提高了模型的准确度和收敛速度．实验结果表明，该方法使系统的引用误差小于4%，因而能满足外场使用的要求．