| 研究課題/領域番号 |
19H03016
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分40020:木質科学関連
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
山本 浩之 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (50210555)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
11,440千円 (直接経費: 8,800千円、間接経費: 2,640千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2020年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2019年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | 圧縮あて材 / 針葉樹 / 仮道管 / 細胞壁 / 成長応力 / 二次細胞壁 / リグニン / ミクロフィブリル傾角 / セルロース / 木材物性 / あて材 / 湿熱回復 / 未成熟材 / セルロースミクロフィブリル / 収縮・膨潤 / 裸子植物 / 木材 / 収縮率 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
針葉樹の傾斜樹幹には圧縮あて材と呼ばれる、特異な細胞壁構造を持つ繊維が形成される。圧縮あて材は、圧縮応力を発生することで傾いた樹幹を下側から押し上げたり、樹幹から切り出して水中で加熱すると著しく伸長したり、また、乾燥すると大きく収縮したりする。これらの挙動は、通常の木材とは明らかに異なっており、植物生理学的にはもちろん、材料工学的にも非常に興味深い。
50年来の定説では、細胞壁におけるセルロースミクロフィブリルの配向角が、圧縮あて材の特異な性質を引き起こすとされる。我々はこの“定説”に疑問を持ち、S2L層と呼ばれる壁層領域に着眼する。顕微形態学と細胞壁力学により“S2L層の役割”の検証を試みる。
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| 研究成果の概要 |
生材状態の圧縮あて材(CW)は、水中加熱処理で繊維方向に大きく伸びる。さらに乾燥処理によって大きく収縮する。一方、成熟した正常材(NW)はそのような挙動を示さない。"60年来の定説"では、CWのS2層のミクロフィブリル傾角(MFA)が40～50°にも達することが原因だとされている。
なお未成熟材(JW)でも、MFAがCWのように大きくなることがある。"定説"が正しければ、JWでもCWのような特異な挙動が観測されるはずである。本研究では、このことを実証的に検討した。結果は否定的だった。CWに固有の挙動は、CWのS2層外縁部に形成されるS2L層によって引き起こされるということが強く示唆された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
木質部材中に圧縮あて材(CW)が含まれると不規則な寸法変化を生じるため、建材工業ではCWは厳密に避けられる。しかしながら木材工業の原材料は、天然林資源（優良な大径個体）から植林資源（小径丸太）へと急激にシフトしつつある。そのために、CWに起因する加工・利用障害が懸念される。
CWと未成熟材(JW)は、ともに大きなMFAを有するという特徴があり、そのため、物性面でも(いまだに)混同されるきらいがある。本研究では、実証データに基づいて相違点を確認し、その仕組みを細胞壁構造の違いによって明らかにした。驚くべきことに60年来の仮説である“補強マトリックス理論”の見直しが迫られることになった。
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