2002 Fiscal Year Annual Research Report
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14560133
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
山本 浩之 名古屋大学, 大学院・生命農学研究科, 助教授 (50210555)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉田 正人 名古屋大学, 大学院・生命農学研究科, 助手 (30242845)
福島 和彦 名古屋大学, 大学院・生命農学研究科, 助教授 (80222256)
奥山 剛 名古屋大学, 大学院・生命農学研究科, 教授 (00023482)
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| Keywords | 広葉樹 / あて材 / 細胞壁 / 複合材料 / バイオメカニックス / マイクロメマカニックス / セルロース / リグニン |
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| Research Abstract |
(1)広葉樹あて材ゼラチン繊維の特異的機能の実測
傾斜樹幹を有するコハウチワカエデ、ケヤキ、クヌギについて、斜部分の二次木部表面における表面成長応力、軸方向縦弾性係数(ヤング率)、軸方向乾燥収縮率を測定した。さらに、当年輪における組織・解剖学的特徴を"定量的に"観察し、成長応力、ヤング率、収縮率と比較した。その結果、ゼラチン繊維を含む引張あて材では、その成熟過程(二次木部形成過程)で軸方向に大きな引張応力が発生すること、また、完成後の引張あて材は水分放出によって軸方向に大きく収縮すること、ヤング率は生材においても正常な木部よりも有為に大きいことなどが明らかとなった。さらに、ゼラチン繊維の出現頻度、全視野に占めるゼラチン層の面積率との対応から、引張あて材の特異的な物性が、ゼラチン層の特異な性質に由来するものであることが強く示唆された。
(2)ゼラチン繊維の機能発現機構の力学モデル
繊維細胞モデルとして、4層(複合細胞問層、二次壁外層、同内層、ゼラチン層>複合円筒を用い、その力学的性質を弾性論の手法によって定式化した。各壁層の構造と挙動については、セルロース結晶繊維とそれを充填・包埋するマトリックスの複合体として振る舞うものとし、その力学的性質(非弾性ひずみの発生による寸法変化等)をマイクロメカニックスの手法によって解析した。その結果、ゼラチン層に見られる各種の特異的な機能を"パラメータ化"することに成功した。さらにゼラチン繊維細胞モデルを用いたシミュレーション結果と、実測される引張りあて材の挙動との比較を通じて、ゼラチン層の特異性を表す各種パラメータの具体的数値を推定した。
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[Publications] H.Yamamoto, Y.Kojima: "Properties of Cell Wall Constituents in Relation to Longitudinal Elasticity of Wood (Part 1)"Wood Science and Technology. Vol.36. 55-74 (2002)
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[Publications] H.Yamamoto, M.Yoshida, T.Okuyama: "Growth Stress Controls Negative Gravitropism in Woody Plant Stems"Planta. Vol. 216. 280-292 (2002)
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[Publications] M.Yoshida, H.Ohta, H.Yamamoto, T.Okuyama: "Tensile Growth Stress and Lignin Distribution in the Cell Walls of Yellow Poplar, Liriodendron tulipifera"Trees. Vol. 16. 457-464 (2003)
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[Publications] H.Yamamoto et al.: "Origin of the Biomechanical Properties of Wood Related to the Fine Structure of the Multi-layered Cell Wall"Transactions of the ASME Journal of Biomechanical Engineering. Vol.124. 432-440 (2002)
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[Publications] 福島和彦, 船田良, 杉山淳司, 高部圭司, 梅澤俊明, 山本浩之: "木質の形成-バイオマス科学への招待"海青社. 382 (2003)
