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本研究では、持続的利用が可能であり、大気中の二酸化炭素の固定が可能である木質バイオマスの材料としての利用拡大のために、木材・木質材料の高機能化を可能とする超音波付加含浸・圧密技術の開発を目指す。そして、既存の含浸技術と比較して薬剤含浸量の向上が可能である超音波振動数や振動振幅、雰囲気温度などを変化させた実験的検討を行う。また、超音波振動を付加した圧密化技術に関して、超音波の作用下における木材の変形挙動の変化ならびに木材の乾燥や熱処理によって導入された木材構成分子の不規則な絡み合い(不安定状態)の解消への効果について検討する。この技術開発のために、今年度は以下の研究課題(1)(2)を実施した。
課題(1):超音波振動付加よる木材中の薬剤含浸量増加の効果とそのメカニズムの検討
超音波発振装置を用いて最大出力下で一定時間において振動周波数を変化させた水含浸実験を木材試料に対して行った。超音波の作用による抽水性向上の効果については、本年度内では明らかにすることはできなかったが、既存の手法(浸漬のみ、減圧処理、減圧・加圧処理)と比較し、最終年度にその有用性について報告できる基礎データを収集した。
課題(2):超音波振動付加による木材の微細構造変化とそのメカニズムの検討
木材の微細構造変化は温度変調型示差走査熱量分析計により評価し、これまでに、その測定方法および温度領域の検討を行ってきた。特に、慣用のDSCで得られる熱流変化に加えて、温度変調によって得られるRHFおよびNHFに着目し、-80℃～170℃領域において繰返し昇・降温を行い、温度変化速度が異なる乾燥木材の昇温時の熱的性質の変化について検討した。その結果、これまでに報告されていない微細構造変化に起因すると思われる特異領域を検知した。
この特異領域に着目して、来年度は超音波作用による変化について検討を加える予定である。
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