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Analyzing the internal light scattering and its transmission in the tissue structure of wood

Research Project

Project/Area Number 19K06169
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 40020:Wood science-related
Research InstitutionEhime University

Principal Investigator

SUGIMOTO Hiroyuki  愛媛大学, 農学研究科, 准教授 (70425742)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 杉森 正敏  愛媛大学, 農学研究科, 教授 (20196760)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords木材 / 光透過 / 組織構造 / 光路 / 屈折率 / 透過率 / 反射率 / 反射界面 / 色 / 繊維角 / 全光透過率 / 全光反射率 / 可視光 / 透過光 / 反射光 / 木材の可視光透過性 / 可視光拡散 / 内部構造 / X線CT観察
Outline of Research at the Start

研究代表者らは、木材材料の透過率および内部構造での光拡散が、その明度や色に影響を与えることを明らかにした。そこで本申請研究では、木材の内部構造が引き起こす可視光の拡散が、木材の光透過性ならびに光反射性にどのような影響を与えるか明かとするため、木材の組織構造における可視光光路モデルを作成し、X線CT観察および各種分光測定で得られた実測値と比較をすることで、精度の高いモデルを作成し、明度・色と内部構造との関係を明らかにする。

Outline of Final Research Achievements

In order to investigate the effect of fibre inclination on the total transmittance and total reflectance of visible light, a model was developed assuming a simple structure with cells in the form of a square cylinder, taking into account the light paths in the material, and compared with experimental results.The results showed good agreement between the numerical results of the relationship between fibre angle and optical properties and the experimental results, indicating that the transmittance and reflectance at each interface were strongly influenced by fibre inclination. The complex color change due to the penetration of paint and water into the wood material was estimated to be caused by the change in the interface configuration due to the penetration of free water and paint into the lumen, and a simple optical model was used to investigate the cause, which revealed that the reflectance was monotonically affected by the reflective interface inside the wood material.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

木材は、その高い意匠性から、表面材料として利用されることが多いことから、見た目についての研究が数多くなされてきた。しかし、そのほとんどは材料の最表面の状態について考察されたものであり、材料内部に浸透する光の影響についてはあまり議論されてこなかった。特に、明度・色におよぼす材料内部の組織構造の影響は、細胞壁の光吸収によるもののみ議論されてきた。しかし、数多くの例外が存在することから、吸収以外の理由が疑われてきている。本研究では、木材の可視光反射・透過について、木材の持つ異方性と複雑な組織構造の影響について調べ、木材の組織構造における可視光光路モデルを作成し、明度・色に与える関係を明らかにした。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2021 2020 2019

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Effect of the internal structure on color changes in wood by painting transparent2021

    • Author(s)
      Ohshima Kazushi、Sugimoto Hiroyuki、Sugimori Masatoshi、Sawada Emika
    • Journal Title

      Color Research & Application

      Volume: 46 Issue: 3 Pages: 645-652

    • DOI

      10.1002/col.22649

    • Related Report
      2021 Annual Research Report 2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of Painting Treatment on Visible Light Reflection Considering Cellular Structure Inside Wood2020

    • Author(s)
      Ohshima Kazushi、Sugimoto Hiroyuki、Sugimori Masatoshi、Sawada Emika
    • Journal Title

      Mokuzai Gakkaishi

      Volume: 66 Issue: 4 Pages: 202-208

    • DOI

      10.2488/jwrs.66.202

    • NAID

      130007931360

    • ISSN
      0021-4795, 1880-7577
    • Year and Date
      2020-10-25
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Journal Article] Woody Materials Processing Technology to Improve Light-Transmissive of Arbitrary Part2020

    • Author(s)
      杉元 宏行
    • Journal Title

      PLASTOS

      Volume: 3 Issue: 29 Pages: 268-271

    • DOI

      10.32277/plastos.3.29_268

    • NAID

      130007847029

    • ISSN
      2433-8826
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 木材の発色機構の研究2021

    • Author(s)
      杉元宏行
    • Organizer
      令和3年度愛媛大学大学院農学研究科・愛媛県農林水産研究所合同研修会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 繊維傾斜が可視光全透過率と全反射率に及ぼす影響 II2021

    • Author(s)
      杉元 宏行, 大嶋 一史, 杉森 正敏, グリル ジョセフ, アルメラ タンクレ
    • Organizer
      第71回 日本木材学会大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 消毒剤の清拭がスギ・ヒノキ材の色に与える影響2021

    • Author(s)
      杉元 宏行, 大嶋 一史, 杉森 正敏, 橋本 涼平, 小島 沙弥香
    • Organizer
      第71回 日本木材学会大会 2021年
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Effect of painting treatment on color change considering cellular structure Inside of wood.2020

    • Author(s)
      Kazushi Ohshima, Hiroyuki Sugimoto, Masatoshi Sugimori, Emika Sawada
    • Organizer
      the International Colour Association (AIC) Conference 2020
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 繊維傾斜が可視光全透過率と全反射率に及ぼす影響 Ⅱ2020

    • Author(s)
      杉元宏行、大嶋一史、杉森正敏、Joseph GRIL、Tancrede ALMERAS
    • Organizer
      第71回 日本木材学会大会(2021年,東京)
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 湿潤状態における木質材料の誘電緩和挙動と木材組織構造の影響2020

    • Author(s)
      杉元宏行
    • Organizer
      第69回高分子討論会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] フランスLMGCにおける木材・木質系材料の研究活動と日本の木材物理研究の今後について2020

    • Author(s)
      杉元宏行
    • Organizer
      日本材料学会 木質材料部門委員会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Effect of Grain Angle on Reflection and Transmission of Visible Light in Wood2019

    • Author(s)
      Hiroyuki Sugimoto Kazushi OHSHIMA, Masatoshi SUGIMORI, Joseph GRIL
    • Organizer
      21st International Nondestructive Testing and Evaluation of Wood Symposium
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 繊維傾斜が可視光全透過率と全反射率に及ぼす影響2019

    • Author(s)
      杉元宏行、大嶋一史、杉森正敏、Joseph GRIL、Tancrede ALMERAS
    • Organizer
      第70回 日本木材学会大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 木材内部の細胞構造を考慮した可視光反射に及ぼす塗装の影響2019

    • Author(s)
      大嶋 一史、杉元 宏行、杉森 正敏、澤田 笑華
    • Organizer
      第70回 日本木材学会大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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