知识就是力量杂志 - “轻木”是什么,它到底有多轻? | 少年科学粉

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“轻木”是什么,它到底有多轻? | 少年科学粉 - 后花园网文 - 大杂烩

  撰文/钱栎屾

  本文节选自《知识就是力量》杂志

  嗨,各位小伙伴好!

  通常说到“木头”,

  你都会用什么词来形容呢?

  是“重”、是“高”、或是“大”?

“轻木”是什么,它到底有多轻? | 少年科学粉 - 后花园网文 - 大杂烩

  今天,知力君的形容词是“轻”!

  如果你也好奇

  木头为什么会是“轻”的呢?

  就往下看

  实际上,知力君说的是“轻木(Ochroma lagopus)”,是木棉科轻木属的唯一成员,原产热带美洲,目前亚洲、非洲很多热带国家都已引种栽培。它不仅是中国最“轻”的树,也是世界上最“轻”的树。

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  ▲轻木植株

  说到“轻”,更准确的形容应该是“密度低”,因为“轻重”的概念涉及的是物质的质量(或重量),或轻或重和物质的多少有关,而密度这一属性和物质的多少无关。

  我们常说的“轻”,是默认了物质在相同体积下有着更低重量。轻木的干重密度只有0.12克/立方厘米,大约是水密度(1克/立方厘米)的1/8,因其材质均匀、易加工,可用作多种轻型结构物的重要材料,如航空工业中的夹心板材料;由于木材结构变异小,收缩膨胀小,体积稳定性较好,轻木可以做各种展览的模型或塑料贴面板等材料;由于其导热系数较低,轻木还是一种很好的绝热材料;此外,轻木还可以做隔音设备、救生胸带、水上浮标等。因此轻木成为了世界上最轻的商品用材。

  那它为什么会这么“轻”?影响木材密度的因素又有哪些呢?

  通过对木材微观结构的研究,科学家发现,阔叶树种木材主要的组成细胞为导管分子、木纤维、轴向薄壁细胞和木射线细胞,而其中的木纤维的长短、壁厚等指标直接影响木材密度的大小。无论是通过光学显微镜还是电子显微镜来观察木材构造,都可发现,细胞的存在造就了木材特有的多孔隙特征。木材孔隙的数量用体积孔隙度来计算,有研究发现轻木的体积孔隙度为83.9%,也就是说在相同的放大倍数下,轻木木材的细胞直径大,细胞腔大,轻木的孔隙无论是数量还是大小都比其他木材大。而孔隙越多,木材的密度越低,木材就轻,反之,木材的密度高,木材就重。

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  ▲轻木的花苞和花

  除了孔隙之外,木材最重要的部分就是细胞壁物质。对于一种木材来说,如果细胞壁越厚,实体部分越多,相应的木材密度也就越大。轻木生长在热带地区,但生长速度和其他树种差别很大。轻木生长速度快,五年即可成材砍伐利用,因此细胞壁物质堆积得少,细胞壁厚度小。再者,有些木材在生长过程中,细胞腔里会沉积如晶体、树脂及树胶等内含物,这些物质的存在也会增加木材的密度。但科学家在轻木木材细胞里并没有发现沉积物。

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