空气中的水会与各种材料发生反应，并影响它们的性能，例如竹子、木材、骨头和粘土等。竹子作为一种优良工程材料，其断裂韧性是被考虑用于工程领域的第一个重大理由。然而，水对竹子断裂韧性的影响此前却并不明确，因此人们对竹制建筑的建设和维护也缺少相关科学依据。
近日，威廉希尔教师陈琦在结构与建筑技术领域一区Top期刊《结构与建筑材料》（Construction and Building Materials，最新IF=6.141）在线发表了题为《含水率对竹材Ⅰ型层间断裂韧性的影响：促进和阻碍裂纹扩展的竞争》（Effect of moisture content on bamboos’ mode I interlaminar fracture toughness: the competition between promoting and impeding crack growth）的研究论文。该论文揭示了水对竹材断裂韧性的影响机制，对于竹质建筑工程材料的选材提供了重要指导，为解释竹材实际利用中的开裂与失效问题提供了关键的理论依据。
研究中，作者考察了几种典型的含水率对竹材断裂韧性的影响，发现水分的作用同时包括了促进和阻止竹材中裂纹的扩展。竹材吸湿后，细胞壁变软，竹材塑性增大，阻碍了裂纹的扩展；但是细胞壁表面形成水层，界面摩擦力减小，反而促进了裂纹的扩展。前者的作用效果更强，因此竹子的断裂韧性随含水率的增加而增加。这种源于水分的竞争机制也被发现适用于解释其他材料的断裂特性，如木材、石头和粘土等。
木科系陈琦讲师为第一作者，谢九龙副教授、贾闪闪副教授为通讯作者，威廉希尔官网为第一完成单位。该研究得到了国家自然科学基金(31770599)、威廉希尔官网人才引进项目的资助。
文章链接：https://news.sicau.edu.cn/info/1078/67981.htm
