概説

竹細工の発展に伴い、様々な複雑な形状の竹細工は、竹条の柔軟性と強度に対してより高い要求を提出している。民間では、中国の庶民の知恵によって、自然風乾、火焼十数秒、10%塩水煮10分などの方法で、竹条の柔軟性と強度を高めることができる。近年、多くの学者も実験室で様々な実験を通じて、竹条の柔軟性と強度を高める有効な方法を研究し、重大な成果を収めた。

研究の概要

南京林業大学の陳紅氏らは、三英精密顕微CT nanoVoxel-3000シリーズの設備を用いて竹条の柔軟性と強度を高める実験研究を行った。各種濃度NaOH溶液の前処理方法を用いて、天然毛竹の竹条をより高い引張強度を有する超柔竹条に加工した。顕微CT技術を用いて竹条試料に高分解能の走査試験を行い、試料内部の繊維分布を得て、竹条内部の構造変化を指摘し、アルカリ処理の背後にある竹条の強度と靭性増強メカニズムをさらに明らかにした。

主な成果

顕微CTのスキャン結果をソフトウェア処理して以下の効果図を得て、亀裂形状、配向と大きさと空間分布をはっきり観察することができる。結果：未処理の竹条は軽度の曲げ下で、表面に亀裂が現れ、亀裂は曲げ力の増加に伴って拡張し、最終的に竹条が破断し、しかも亀裂は繊維軸に垂直な方向に容易に拡張することが分かった。処理された竹の細長い細長い細長い細長い細長い細長い細長い細長い細長い細長い細長い細長い細長い細長い細長い細長い細長い細長い細長い細長い細長い細長い細長い細長い細長い細長い細長い細長い細長い細長い細長い細長い細長い細長い細長い細長い細長い細長い細長い細長い細長い細長い細長い曲げ作用下では、処理された竹のストリップには亀裂の近くに多くのせん断帯（緑の矢印で示す）があり、未処理の竹のストリップには大きな亀裂（黄色の矢印で示す）が1つか2つしか発見されなかった。

竹条曲げの異なる位置における径方向スライスの顕微CTイメージング結果

（a）竹条を曲げる位置、（b）未処理の外竹、（c）15%NaOH処理の外竹、

（d）未処理の内竹、（e）15%NaOH処理の内竹

同時に、処理済みと未処理の竹条孔構造も異なる。下図に示すように、処理された外竹条の外周の薄肉組織細胞の程度は中間部分より高く、密度勾配を形成し、外周の密度が最も高く、応力が最も大きい。この階層構造は、処理された内竹ストリップのうち比較的均一な構造と比較して、処理された外竹ストリップの曲げ剛性を大幅に強化する。同じ処理では、外竹条が湾曲すると内竹条よりも破断しにくい。

湾曲竹条断面の顕微CTイメージング結果

（a）未処理の外竹、（b）15%NaOH処理の外竹、（c）未処理の内竹、（d）15%NaOH処理の内竹

結論

高分解能顕微鏡CTスキャンは試料内部の繊維状態の三次元可視化を実現し、異なるアルカリ濃度で処理された内、外竹条の柔軟性と延伸性能を明らかにし、異なるアルカリ濃度での植物繊維材料のミクロ構造を研究する有効な方法であり、高分解能CTイメージング技術を類似の科学研究に応用することができる。