Тамбов, Тамбовская область, Россия
Тамбов, Тамбовская область, Россия
Тамбов, Тамбовская область, Россия
Тамбов, Тамбовская область, Россия
Тамбов, Тамбовская область, Россия
студент
Тамбов, Россия
Тамбов, Тамбовская область, Россия
Тамбов, Тамбовская область, Россия
УДК 630 Лесное хозяйство. Лесоводство
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%.
наноиндентирование, скретч-тест, годовые кольца, структура и механические свойства древесины, Quercus robur L., твердость, модуль Юнга
1. Frank D., Fang K., Fonti P. Dendrochronology: Fundamentals and Innovations. In Stable Isotopes in Tree Rings, Siegwolf R. T. W., Brooks J. R., Roden J., Saurer M. (eds.). Springer: Cham. 2022. 8: 21-59. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-92698-4_2.
2. Rubino D. L., Baas C. Dating Buildings and Landscapes with Tree-Ring Analysis, 1st eds.. Routledge: Lon-don. 2019. 302 p. DOI: https://doi.org/10.4324/9781315145679.
3. Bernabei M., Martinelli N., Cherubini P. Tree-Ring Analysis on Wooden Artifacts: What Can It Tell Us? In Nanotechnologies and Nanomaterials for Diagnostic, Conservation, and Restoration of Cultural Heritage, Lazzara G., Fakhrullin R. (eds.). Elsevier. 2019. 111-125. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-813910-3.00006-9.
4. Ljungqvist F. C., Thejll P., Björklund J., Gunnarson B. E., Piermattei A., Rydval M., Seftigen K., Støve B., Büntgen U. Assessing non-linearity in European temperature-sensitive tree-ring data. Dendrochronologia. 2020. 59: 125652. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dendro.2019.125652.
5. Büntgen U., Arseneault D., Boucher E. Recognising bias in Common Era temperature reconstructions. Den-drochronologia. 2022. 74: 125982. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dendro.2022.125982.
6. Dendroecology. Tree- Ring Analyses Applied to Ecological Studies. Amoroso M. M., Daniels L. D., Baker P. J., Camarero J. J. (eds.). Springer International Publishing AG. 2017. 231: 363 p. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-61669-8.
7. Domínguez-Delmás M. Seeing the forest for the trees: New approaches and challenges for dendroarchaeolo-gy in the 21st century. Dendrochronologia. 2020. 62: 125731. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dendro.2020.125731.
8. Pearl J. K., Keck J. R., Tintor W., Siekacz L., Herrick H. M., Meko M. D., Pearson C. L. New frontiers in tree-ring research. The Holocene. 2020. 1-10. DOI: https://doi.org/10.1177/0959683620902230.
9. Асадулаев З. М., Омарова О. К., Рамазанова З. К. Возрастные и климатические основы изменчивости годичных колец Taxus baccata в предгорном Дагестане. Лесотехнический журнал. 2018. 8(2): 22-36. DOI: https://doi.org/10.12737/article_5b24060a7008c9.83626510. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/xrubrz.
10. Вьюхина А. А., Гурская М. А. Интенсивность отражения синего (blue intensity): дендроклиматический потенциал сосны, произрастающей на севере Фенноскандии // Журн. Сиб. федер. ун-та. Биология. 2022. 15(2): 244-263. DOI: https://doi.org/10.17516/1997-1389-0385. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/xzzgdc.
11. Buckley B. M., Hansen K. G., Griffin K. L., Schmiege S., Oelkers R., D’Arrigo R. D., Stahle D. K., Davi N., Nguyen T. Q. T., Le C. N., Wilson R. J. S. Blue intensity from a tropical conifer’s annual rings for climate reconstruc-tion: An ecophysiological perspective. Dendrochronologia. 2018. 50: 10-22. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dendro.2018.04.003.
12. Matulewski P., Buchwal A., Gärtner H., Jagodziński A. M., Cufar K. Altered growth with blue rings: compari-son of radial growth and wood anatomy between trampled and non- trampled scots pine roots. Dendrochronologia. 2022. 72(1-2): 125922. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dendro.2022.125922.
13. Samusevich A., Lexa M., Vejpustková M., Altman J., Zeidler A. Comparison of methods for the demarca-tion between earlywood and latewood in tree rings of Norway spruce. Dendrochronologia. 2020. 60: 125686. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dendro.2020.125686.
14. Moghaddam M. S., den Bulcke J. V., Wålinder M. E. P., Claesson P. M., Acker J. V., Swerin A. Microstructure of chemically modified wood using X-ray computed tomography in relation to wetting properties. Holzforschung. 2017. 71(2): 119-128. DOI: https://doi.org/10.1515/hf-2015-0227.
15. Jacquin P., Longuetaud F., Leban J.-M., Mothe F. X-ray microdensitometry of wood: A review of existing principles and devices. Dendrochronologia. 2017. 42: 42-50. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dendro.2017.01.004.
16. Alves E. E. N., Rodriguez D. R. O., Rocha P. A., Vergütz L., Junior L. S., Hesterberg D., Pessenda L. C. R., Tomazello-Filho M., Costa L. M. Synchrotron-based X-ray microscopy for assessing elements distribution and specia-tion in mangrove tree-rings. Results in Chemistry. 2021. 3: 100121. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rechem.2021.100121.
17. Kang X., Kirui A., Widanage M. C. D., Mentink-Vigier F., Cosgrove D. J., Wang T. Lignin-polysaccharide in-teractions in plant secondary cell walls revealed by solid-state NMR. Nat. Commun. 2019. 10: 347. DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-018-08252-0.
18. Chen C., Kuang Y., Zhu S., Burgert I., Keplinger T., Gong A., Li T., Berglund L., Eichhorn S. J., Hu L. Structure-property-function relationships of natural and engineered wood. Nat. Rev. Mater. 2020. 5: 642-666. DOI: https://doi.org/10.1038/s41578-020-0195-z.
19. Рунова Е. М., Гарус И. А., Мухачева А. Н. Применение инструментальных методов при оценке состо-яния стволов Pinus sylvestris L. Лесотехнический журнал. 2020. 10(3): 72-85. DOI: https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2020.3/8. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/mkwogv.
20. Головин Ю. И. Наноиндентирование и его возможности. Москва: Машиностроение, 2009. - 312 с. ISBN 978-5-94275-476-1. - Режим доступа: https://www.elibrary.ru/raydmx.
21. Головин Ю.И., Тюрин А.И., Асланян Э.Г., Пирожкова Т.С., Васюков В.М. Физико-механические свой-ства и микромеханизмы локального деформирования материалов с различной зависимостью твердости от глу-бины отпечатка. Физика твердого тела. 2017. 59(9): 1778-1786. DOI: https://doi.org/10.21883/0000000000. Ре-жим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=29973088.
22. Golovin Yu. I., Gusev A. A., Golovin D. Yu., Matveev S. M., Tyrin A. I., Samodurov A. A., Korenkov V. V., Vasyukova I. A., Yunaсk M. A. Multiscale wood micromechanics and size effects study via nanoindentation. Journal of Bioresources and Bioproducts. 2023. 8(3): 246-264. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jobab.2023.04.002.
23. Головин Ю.И., Тюрин А.И., Гусев А.А., Матвеев С.М., Головин Д.Ю., Самодуров А.А., Васюкова И.А., Юнак М.А., Колесников Е.А., Захарова О.В. Локальные механические свойства и кольцевая структура древе-сины, исследованные методом сканирующего наноиндентирования // Журнал технической физики. 2022. 92(4): 575-587. DOI: https://doi.org/10.21883/JTF.2022.04.52245.297-21. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=48022954.
24. Vaganov E. A., Hughes M. K., Silkin P. P., Nesvetailo V. D. The Tunguska Event in 1908: Evidence from Tree-Ring Anatomy. Astrobiology. 2004. 4(3): 391-399. DOI: https://doi.org/10.1089/ast.2004.4.391.
25. Silkin P. P., Kirdyanov A. V., Krusic P. J., Ekimov M. V., Barinov V. V., Büntgen U. A new approach to measuring tree-ring density parameters. J. Sib. Fed. Univ. Biol. 2022. 15(4): 441-455. DOI: https://doi.org/10.17516/1997-1389-0397.
