中文摘要：

本项目选用典型天然实体胞状材料木材和竹材为研究对象，应用纳米力学探针技术研究管胞、薄壁细胞、导管等各种细胞细胞壁、细胞壁各层、细胞角隅处的力学性质；同时探索应用原子力显微镜测量细胞壁各层微纤丝角的实验技术，并由此研究微纤丝角对细胞壁横向力学性能的影响。在上述研究的基础上建立起细胞壁力学性能、材料宏观力学性能以及密度三者之间的关系模型。本项研究是木材科学界有关天然生物胞状材料细胞壁力学性能研究的最为大胆尝试。笔者将在博士论文的基础上，利用纳米力学探针技术直接触摸天然生物胞状材料的细胞壁，为揭示木材竹材等天然生物胞状材料的力学本质提供最为直接的证据。

结论摘要：

本项目旨在应用纳米压痕技术揭示竹木等天然实体胞状材料细胞壁的力学特性及其变异规律,从而更好的理解竹木材料复杂的宏观力学行为。经过课题组3年攻关，取得了以下成果1、摸索出了一套适合竹材、木材等天然实体胞状材料的纳米压痕样品制备技术，采用该技术获得的试样表面粗糙度小于10 nm；2、设计了一种专用样品夹持工具，保证了样品表面与压针之间的垂直度；3、系统地研究了毛竹、杉木、马尾松管胞细胞壁的力学性能及其变异规律，结果表明成熟毛竹纤维的平均弹性模量和硬度都优于木材，并且性能稳定，变异程度远小于木材纤维，是一种非常理想的天然纤维材料，具有应用于制造环境友好型纤维增强复合材料的良好前景。4、微纤丝角是决定竹木细胞壁纵向弹性模量的最重要的因子，但对细胞壁硬度的影响较小，细胞壁硬度与木质化程度和细胞壁的堆积密度有关。同时我们的研究还表明，纳米压痕技术还非常适合于木制品表面漆膜的力学性能表征，因此在木材科学的应用领域还可进一步拓宽。