木材导湿性moisture diffusion of wood

木材输导吸着水的能力。又称木材水分扩散性。
木材导湿性的高低以导湿系数或扩散系数
式中 M为木材吸着水移动速度(克/平方厘米·秒); 为木材含水率梯度；ρ0为木材绝干密度(克/立方厘米); D%为木材导湿系数(克/厘米·秒·%); 为木材水分扩散系数(平方厘米/秒)。木材干燥和润湿的快慢取决于木材导湿性，测得木材导湿系数即可对这种水分变化过程进行预测和计算。因此木材导湿过程中水分移动的机理，是木材水热处理工艺中必不可缺的基础。
木材导湿机理 湿木材在通常的大气条件下会逐渐失去水分，失水过程包括水从木材表面蒸发和由木材内部向外部移动。这种移动在木材含水率低于和高于纤维饱和点时的机理是不同的。当含水率低于纤维饱和点时，只有细胞壁含有吸着水，此时若木材在大气中干燥，水分便从木材表面蒸发。而表面蒸发比内部移动快，结果表层含水率比内部低，便在木材中形成含水率梯度(图A)。木材中水蒸气压力取决于木材含水率，因此呈现出相应的水蒸气压力梯度。水蒸气就在此种水蒸气压力梯度作用下，沿着细胞腔大毛细管系统和细胞壁微毛细管系统从水蒸气压力较大的内部向水蒸气压力较小的外部扩散移动。在出现相应的水蒸气压力梯度的同时，产生相应的毛细管张力梯度。毛细管张力的高低随着毛细管直径的大小而变化，直径小者，毛细管张力高。木材中微毛细管直径的大小随着含水率而不同，木材表层由于含水率较内部低，毛细管直径较内部小，毛细管张力较内部高，由此产生相应的毛细管张力梯度。吸着水（见木材含水量）就在此毛细管张力梯度作用下，沿着细胞壁微毛细管系统从毛细管张力较小的内部向毛细管张力较大的外部移动。无论水蒸气压力梯度或毛细管张力梯度，都是取决于含水率梯度，因此吸着水沿着微毛细管移动以及水蒸气沿着微毛细管和大毛细管的移动都是在含水率梯度作用下移动，其移动速度与含水率梯度和导湿系数成正比，符合扩散第一定律。
当木材含水率高于纤维饱和点时，水分移动的原动力与含水率梯度无关。因为尽管自由水含量在不同部位上可能不同， 但在木材整个厚度上都含有自由水（见木材含水量）, 水蒸气压力到处都是一致的， 不存在水分以蒸汽状态发生移动。同时由于细胞壁充满水分， 微毛细管尺寸到处都是 一样， 也不存在吸着水以液态沿着微毛细管移动。此时唯有自由水可以在外力作用下沿着大毛细管移动。但是如果将含水率高于纤维饱和点的木材进行干燥， 其表层水分由于蒸发很快降低到纤维饱和点则将出现完全不同的情形， 此时表层微毛细管最大直径将比含有自由水的内部小， 结果就在表层与内部之间产生毛细管张力差。此种毛细管张力差促使自由水从木材内部向表层（蒸发自由水表面）移动。随着木材干燥过程的继续进行， 上述自由水蒸发面将逐渐移至木材内部， 并沿着整个木材从内到外形成三个区域： ❶扩散区域(图Ba), 在此区域中含水率低于纤维饱和点， 吸着水的移动速度决定于含水率梯度和导湿系数；
❷蒸发自由水区域(图Bb), 此处含水率平均高于纤维饱和点；
❸毛细管区域(图Bc), 此处含水率全部高于纤维饱和点， 自由水的移动速度决定于毛细管张力差和毛细管渗透系数。此三个区域的宽窄， 在木材干燥过程中随着木材最初含水率、木材导湿性和毛细管渗透性而不同， 但水分移动机理和含水率分布曲线对于所有树种完全一致， 整个水分的排除都是经过扩散区域， 木材干燥的快慢最终都是决定于水分在扩散区域的移动，即木材导湿性。因此测定木材导湿性，无论对于含水率低于或高于纤维饱和点木材干燥过程的预测，都有着同样重要的意义。

木材含水率分布曲线图
A.含水率低于纤维饱和点；B.含水率高于纤维饱和点；Wp.最初含水率；W_f、_s、_p.纤维饱和点含水率；
W_e.平衡含水率；W。.含水率为零

影响木材导湿性的因素 ❶最根本的是木材毛细管系统即输导水分途径的有效性如何。大毛细管系统：水分以气态在水蒸气压力梯度作用下，经过纹孔腔和纹孔膜上的微孔沿着细胞腔移动；微毛细管系统：水分主要以液态在毛细管张力梯度作用下，同时以气态在水蒸气压力梯度作用下沿着纤丝、微纤丝、微晶之间的间隙移动。各种输导水分途径的相对效率，随着树种和密度、木材在树干中的部位、水分在木材中的移动方向，以及木材含水率和温度而不同。
❷木材含水率的影响众说不一，或认为木材导湿系数与含水率无关；或认为随着含水率的增高而增大；也有认为开始随着含水率的增大而减少，及至含水率增至14～18%到22～24%时导湿系数达到最大，尔后随着含水率的增加而逐渐减小。持木材导湿性与含水率有关者认为，由于含水率的不同对两种毛细管系统的效率影响不一。若含水率低，大毛细管系统将由于纹孔膜干缩，导致纹孔膜上微孔的扩大，提高了大毛细管系统的效率。而微毛细管系统的效率则相反，将由于含水率的降低导致细胞壁干缩、微毛细管尺寸减小，使微毛细管系统的效率降低。
❸温度的影响，一方面，温度升高，蒸汽扩散系数增大，促使水在木材中移动速度增大；另一方面，温度升高，水的粘度减小，其移动速度就提高。因此木材导湿系统随温度升高而增大。
❹不同的树种具有不同的构造和密度，因而其导湿性各不相同。密度小者，细胞腔大，大毛细管系统相对比例大，因而导湿性高，反之则低。纹孔开放，纹孔膜上微孔大而多又未阻塞者，导湿性高，反之亦低。
❺木材的部位不同，其导湿性随之而异。针叶树的心材由于管胞纹孔为树脂等或纹孔塞偏移所堵塞，阔叶树的心材由于导管被侵填体或树胶所堵塞，因而其导湿性一般比边材低。但心材和边材导湿系数的差异，却随着密度的增大而逐渐减小以至消失。因为密度小的木材，细胞腔容积大，大毛细管系统相对比例大，在水分移动方面起着主要作用，而水蒸气沿着大毛细管移动的阻力主要是纹孔，而心材纹孔渗透性比边材小，所以其导湿性比边材低；可是随着密度的逐渐增大，细胞腔相对容积便逐渐减小，大毛细管系统相对比例相应地越来越小，微毛细管系统的作用越来越大，而微毛细管的作用在心材与边材之间并无多大差异，所以当微毛细管系统起主要作用时，心材导湿系数便开始接近于边材，二者之间的差异就由此减小或消除。
❻木材各向异性的构造决定了导湿性随着纹理方向而不同。纵向导湿系数最大，横向导湿系数较小；横向中的径向导湿系数由于木射线的影响略较弦向大。纵向导湿系数与横向比约为1:12～18；径向与弦向比约为1:1.15～1.7。

木材导湿性moisture diffusion of wood

又称木材水分扩散性。木材输导吸着水的能力。木材导湿性的高低以导湿系数或扩散系数表征。式中M为木材吸着水移动速度为木材含水率梯度;ρ₀为木材绝干密度(g/cm³);D%为木材导湿系数〔g/(cm·s·%)〕；D为木材水分扩散系数(cm²/s)。木材干燥和润湿的快慢取决于木材导湿性，测得木材导湿系数即可对这种水分变化过程进行预测和计算。