кандидат физико-математических наук;
candidate of physical and mathematical sciences;
кандидат физико-математических наук;
candidate of physical and mathematical sciences;
кандидат технических наук;
candidate of technical sciences;
кандидат физико-математических наук;
candidate of physical and mathematical sciences;
Для изучения строения древесины, ее кольцевой структуры обычно используют оптические методы и оптические свойства. Однако эти свойства напрямую не связаны с ее механическими и другими физическими характеристиками. Для их исследования применяют не сильно распространенные в древесиноведении методы рентгеновской денситометрии, синхротронного излучения, ядерного магнитного резонанса и др. Эти методы достаточно трудоемки и требуют дорогостоящего оборудования. В связи с этим возникает необходимость разработки простых и удобных средств и методик исследования микромеханических свойств древесины. Основной целью работы является разработка такого подхода с применением наноиндентирования (NI) и цифрового царапания поперечного среза древесины и выявление его потенциала в дальнейшем развитии дендрохронологии и смежных дисциплин. Методом NI получены радиальные зависимости твердости H и модуля Юнга Е для одиннадцати последовательных годовых колец древесины дуба черешчатого (Quercus robur L.) для 3-х различных нагрузок Рmax = 2, 100 и 500 мН. Определены значения H в диапазоне от 70 до 340 MПа и модуля Юнга Е в диапазоне от 2 до 10 ГПа для соответствующих нагрузок и зон ранней (EW) и поздней древесины (LW). Методом скретчтеста получены профили нормальной силы Fn и соответствующие твердости HS (в диапазоне от 53 до 225 MПа) за период 2007-2020 гг. По данным обоих методов определены ширины годовых колец, расхождение значений с оптическим методом составило < 3%.
Optical methods and optical properties are usually used to research the structure of wood and its ring structure. However, these properties are not directly related to its mechanical and other physical characteristics. To study them, methods of x-ray densitometry, synchrotron radiation, nuclear magnetic resonance, etc., which are not very common in wood science, are used. These methods are quite labor-intensive and require expensive equipment. In this regard, there is a need to develop simple and convenient means and methods for studying the micromechanical properties of wood. The main goal of the work is to develop such an approach using nanoindentation and digital scratching of a cross section of wood and to identify its potential in the further development of dendrochronology and related disciplines. Using the NI method, radial dependences of hardness H and Young's modulus E were obtained for eleven consecutive annual pedunculate oak (Quercus robur L.) wood rings for 3 different loads Pmax = 2, 100 and 500 mN. The values of H in the range from 70 to 340 MPa and Young's modulus E in the range from 2 to 10 GPa were determined for the corresponding loads and early (EW) and late wood (LW). Using the scratch test method, profiles of the normal force Fn and the corresponding hardness HS (in the range from 53 to 225 MPa) were obtained for the period 2007-2020. According to both methods, the widths of annual rings were determined; the discrepancy between the values and the optical method was < 3 %.