某公司研制出ZR-M-301木材防火用阻燃剂，通过国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验测试中心的检验，加工阻燃木材采用常压浸渍工艺，阻燃剂在木材中浸渍的载药量、渗透深度不足，使得实际生产的阻燃木材达不到应有的阻燃效果。目前常用的木材阻燃剂浸渍方法中，真空加压处理方法是进行木材防腐或阻燃浸渍处理的主要生产设施，实践证明加压处理是木材阻燃浸渍行之有效的方法，缺点是投资大，操作比较复杂。本研究以ZR-M-301型木材阻燃剂为浸渍药液，选择代表性树种樟子松和水曲柳，探索在木材阻燃浸渍处理过程中引入超声波技术，简化木材浸渍处理设备和操作的可行性。
1超声波空化加压提高阻燃剂浸注量的可行性超声波作用于溶液时会产生超声空化现象，产生数以万计的微小气泡，这些气泡迅速闭合，会产生一微激波，因此局部有很大的压强，从理论上讲应该在木材的表面产生加压的效果。
11国内外超声波在木材浸渍处理中的应用研究NairHU等在对木材进行加压处理的同时，施以声波或超声波的作用，改善木材的渗透性。实验结果与常规加压处理作比较。当连续加压处理152h，花旗松声波处理的药剂吸收量优于常规处理，而这种处理方法对美国西部黄松试材不太理想。WheatPE等采用超声波技术，用防腐剂浸渍处理木材。所用白云杉以氟化钠饱和溶液浸渍后，木材内液体的流动性增强，在超声波频率47kHz时，氟化钠离子的吸收量增加。
中国专利木材阻燃超声波处理工艺，频率50100kHz，处理榉木，实验板材单板厚度1mm，分2次浸渍，木材第1次浸泡在阻燃液中，超声处理115h，第2次浸泡在阻燃液中，超声处理152h.
12超声波空化效应121超声波空化超声波空化首先是从液体中强度薄弱的地方开始，液体中出现着许多空化核，直径一般为10-910-8m.空化核产生的原因是：液体中的热起伏、液体在运动过程中混入气体等。在声负压的作用下，这些空化核就会膨胀而形成空化气泡。
使液体产生空化的最小压强称为该液体的空化阈值，超声空化阈值与液体温度、压力、含气量以及空化核半径的大小有关。引起空化阈值高的因素有：液体中含气量越少、液体的静压力增加、液体的粘度大、超声波的频率高等。
122气泡的运动气泡在声场的作用下会进行振动，但不一定会发生气泡闭灭，当声波的频率小于气泡的谐振频率时，气泡半径随着声压趋向于负值而不断增大，当声压为正压力时，由于气泡表面振动的惯性作用，气泡仍以某一速度膨胀，达到某一最大值Rm以后，开始收缩，在正压力作用下，收缩速度越来越快，迅速闭合。而当声波频率超过气泡的谐振频率时，气泡进行复杂的振动，但不能使气泡闭灭。谐振频率的计算式为：f0=12R03（P0 2R0）式中：为液体表面张力，达因cm-1；为气泡中气体的等压比热cp与等容比热cv之比；为液体介质密度，gcm-2；R0为气泡原始半径，cm；P0为液体的静压力，达因cm-2.
木材阻燃剂的液体性质近似于水，取表面张力值为7275达因cm-1，=14，=1gcm-2，则可求得不同气泡直径R0时的气泡谐振频率，见。
木材阻燃剂中不同气泡原始直径D0时的气泡谐振频率f0/kHz1040100160200400600800100017002000R0/m330803320165855433217123空化气泡闭合时产生激波的强度当气泡闭合时，产生激波压力，假设Rm为气泡膨胀达到某一最大值以后开始收缩的最大值，当气泡被压缩到R时，气泡表面处距离气泡中心1587R处的压力最大，闭合气泡产生激波的压力峰值为：PmaxP044/3RmR3显然，Rm/R的比值越大，闭合时产生的激波强度越大，气泡在闭合过程中，气泡压缩到最小半径时，产生的压强最大，根据上式估算，局部压力可达5107Pa实际上气泡半径的最大值Rm取决于声强、振幅和频率，频率较低时，气泡能膨胀到相当大时闭合，产生的激波更强。
2试验方案、试验结果与讨论21试验方案211试验方案设计思路木材试样樟子松和水曲柳边材，试样尺寸100mm20mm30mm，每组试样数量5个。选择不同的浸渍方法，使用ZR-M-301型木材阻燃剂，按照有关试验的规范做试样的阻燃剂浸渍深度、载药率试验。
工业生产中，木材阻燃浸渍压力一般为10MPa，保压时间一般30180min.本实验以压力浸渍数据作为比较的基准，比较超声波辐射浸渍与压力浸渍的浸注能力差别。超声波辐射浸渍选择2种工作状况：一是单独的超声波辐射浸渍；二是木材试样经微波处理后再超声波辐射浸渍，因为压力浸渍的压力是一段时间内恒定推动力，用以克服木材微观结构中导管、管胞、纹孔、浸提物充填或纹孔闭塞等阻燃剂流动阻力，而超声波空化效应产生的激波压力是瞬间压力，若木材微观构造中阻燃剂浸渍通道不畅，流动阻力会很大，利用微波加热处理先打通木材内部构造的水汽通道，可以使超声辐射浸渍的效果更明显。
212试验装置压力浸渍容器用氧弹式热量计改造而成，用氮气瓶调节加压在氧弹中形成浸渍压力；超声波加压浸渍实验使用超声波清洗机，KQ-50B型，工作频率40kHz；微波加热处理改善木材渗透性装置使用家用微波炉。
213超声波试验参数频率、声强、辐射时间等超声波频率：频率低激波强度高，空化阈值低，但气泡的谐振频率下直径大。综合来看，频率低的频率空化作用较强，从超声在各种行业应用的文献中可以看出，超声波工作频率一般都选择在2040kHz范围。从应用性及经济性综合考虑，选择超声波工作频率40kHz为超声波辐射浸渍试验频率。超声波声强：超声波声强越高，空化效果越强，一般在工业应用中声强的平均水平为0305Wcm-2超声波辐射时间：为了与压力浸渍方法比较，超声波辐射浸渍时间定为30min.真空或较高的压力（02MPa）下空化作用的强度显著下降，超声波辐射浸渍试验应在大气压下敞口操作。
22试验结果压力浸渍、超声波辐射浸渍、微波处理后超声波辐射浸渍树种、阻燃剂浸入深度、载药率关系见。
压力浸渍、超声波辐射浸渍和微波（关于微波杀菌）处理后超声波辐射浸渍条件下树种、阻燃剂浸入深度、载药率关系树种浸渍能力参数压力浸渍10MPa30min超声波辐射浸渍30min微波处理后超声波辐射浸渍30min水曲柳纵向浸入深度/mm152横向浸入深度/mm54截面全浸透载药率/10520611167樟子松纵向浸入深度/mm12453横向浸入深度/mm2907载药率/431031246：微波处理参数：水曲柳强度高2min，樟子松强度高15min.
23讨论超声波辐射浸渍的处理方法对水曲柳和樟子松树种不合适，可能是由于木材微观结构导管、管胞、纹孔尺寸很小，再加上浸提物充填或纹孔闭塞等原因，使阻燃剂浸渍通道不畅，超声波辐射试验声强的强度和辐射时间无法克服阻燃剂流动阻力造成的。
微波处理后与超声波辐射组合处理方法阻燃剂浸渍效果明显，对水曲柳木材试样，微波处理后超声波辐射浸渍30min的阻燃剂浸渍效果与压力10MPa、30min的压力浸渍时的阻燃剂浸渍效果相当；对樟子松木材试样，微波处理后超声波辐射浸渍30min的阻燃剂浸渍效果相当于压力10MPa、浸渍30min的压力浸渍时的阻燃剂浸渍效果的60.
压力浸渍法处理的试样截面上，阻燃剂大多集中于木材试样横向表面下，试样截面中心部位阻燃剂含量比较少。从木材阻燃效果的角度考虑，在载药量基本相当的前提下，希望在阻燃木材截面内阻燃剂应该分布均匀。为比较阻燃剂的分布情况，将压力浸渍试样试件和微波处理后超声波辐射浸渍试样在长度方向的1/2处切断，用双刃刀片挑出木丝用打火机做点燃试验，可以明显发现，微波处理后超声波辐射浸渍试样阻燃剂分布更均匀。
3结论
1）对于水曲柳和樟子松木材试样，用微波处理和超声波辐射浸渍组合的方法强化阻燃剂浸渍是可行的。对于水曲柳来说，基本上相当于10MPa压力浸渍条件下的阻燃剂浸注量水平。
2）单一采用超声波辐射浸渍的处理方法对水曲柳和樟子松树种不合适。
3）木材微波处理生产线国内多家企业可以生产，超声波辐射浸渍装置是底部有多个超声波换能器并联的浸渍槽，可以专门设计生产。
率随光照的加强、温度的升高而升高，到中午前后达到峰值，下午随光照强度和气温的降低而降低，故呈单峰曲线。比较4种常绿植物的蒸腾速率的峰值和日平均值，珊瑚树>海桐>桂花>大叶黄杨，并不与4种植物叶片的组织水高低一致，但与自由水的高低顺序较为一致，表明植物组织中自由水的含量越高，水分散失越快，蒸腾速率也越高。
虽然4种植物的蒸腾速率日变化为单峰曲线，但4种常绿植物的净光合速率仍然为双峰曲线，可能与中午温度过高有关，温度过高，与光合作用有关的各种酶的活性下降，导致光合速率也降低。4种植物的净光合速率的峰值和日均值以海桐为最高，其次为珊瑚树，大叶黄杨最低，与光合色素中总叶绿素及叶绿素a含量高低一致，并且与4种植物对光照的响应有关，海桐的光补偿点低，而光饱和点高，表明海桐既能适应较低的光照，又能适应较高的光照，故光合能力较强。
植物对环境的调节作用，既受到植物的生理特性、植物树冠、叶片的形态结构等内部因素的影响，同时还受到大气中光照、温度、风等外因的影响。4种常绿植物冠内温度与大气比较，以海桐差异最大，大叶黄杨几乎没有差异，主要与树冠的形态结构有关，海桐枝叶浓密，树冠表面积大，光线不易直射到树冠内，故温度比大气中低；大叶黄杨枝叶稀疏，易受外界环境影响，因此，几乎与大气中没有差异，4种植物树冠外围的湿度和CO2含量均与大气中的湿度和CO2含量呈显著差异，湿度的大小和CO2浓度高低与植物蒸腾速率和净光合速率关系密切，蒸腾速率强，树冠外围的湿度高，净光合速率高，释放出的氧气就多，CO2的相对含量就低。就吸尘能力来讲，海桐的叶片小且光滑平整，不易吸收灰尘，吸尘能力差，而珊瑚树叶片大，成V形，吸尘能力较强。扩展阅读：关于微波杀菌
