Izbrane metode za karakterizacijo lesa in lignoceluloznih kompozitov

Opis predmeta

Les je v biološkem smislu definiran kot sekundarni ksilem, v tehničnem pa kot polimerni kompozit. Za les je tako značilna izjemna medvrstna variabilnost, prav tako pa tudi velika variabilnost znotraj vrste in celo posameznega drevesa. Četudi je les v splošnem zgrajen iz polimernih gradnikov, celuloze, lignina in hemiceluloz, je njihova vsebnost in razporeditev v steni posameznih celic dodaten dejavnik varibilnosti materiala. Les pa ni le variabilen in nehomogen temveč tudi izrazito anizotropen material. Poleg makromolekul, se v lesu nahajajo tudi nizko molekularne spojine (ekstraktivi), ki imajo kljub majhnemu deležu nesorazmerno velik vpliv na lastnosti lesa.

Zaradi strukturne in kemijske variabilnosti ter nehomogenosti je les izredno zapleten raziskovalni objekt. Tako sistem vzorčenja kot priprava materiala in aplikacija sicer splošno uveljavljenih raziskovalnih metod terjajo specifične pristope.

Namen predmeta je študentom doktorskega študija predstaviti najpomembnejše tehnike in metode, ki so na voljo na Oddelku za lesarstvo, oziroma metode, ki so nam na voljo na podlagi dogovorov s partnerskimi organizacijami. Študent bo pridobil pregled o njihovo primernost ter prednostih in slabostih v raziskavah lesa in lignoceluloznih materialov. Metode bodo predstavili predavatelji, ki jih redno uporabljajo pri svojem raziskovalnem delu in med drugim vključujejo različne tehnike svetlobne mikroskopije, spektroskopske metode (FTIR, XRF, NMR, AAS, TOC, CNS, UV Vis), metode za termične analize (DSC, TGA), kromatografske metode (TLC, HPLC), ekstrakcjske metode, metode mokre kemije, metode za analizo lesnih površin, mikrobiološke metode, destruktivna in nedestruktivna mehanska preizkušanja, reološke metode, metode kontrole vlažnosti lesa…

V dogovoru z nosilcem predmeta in delovnim/predvidenim mentorjem bo študent izbral nekaj metod, jih teoretsko in praktično osvojil in uporabil na izbranem problemu, povezanim s temo predvidene doktorske naloge.

Predmet ni namenjen le preiskavi lesa, temveč tudi analizi ostalih lignoceluloznih materialov, kot so rastlinska vlakna, papir, konoplja, miskantus…

Cilji in kompetence

Cilj predmeta je seznaniti slušatelje z izbranimi metodami za analizo lesa,lesnih kompozitov in različnih drugih lignoceluloznih materialov. Študentom bomo predstavili tako teoretske osnove, kot tudi možne aplikacije izbranih metod. V okviru predmeta se bodo seznanili tako s prednostmi, kot tudi omejitvami posameznih metod.

Kompetence:

Posamezne metode bodo preizkušene na realnem primeru. Te metode bodo študentje sposobni samostojno uporabiti pri nadaljnjem raziskovalnem delu.

Metode poučevanja in učenja

Seminarji (10 ur),

Laboratorijske vaje (15 ur)

Predvideni študijski rezultati

Znanje in razumevanje:

Spoznati najpomembnejše raziskovalne metode, ki so na voljo za analizo lesa in lignoceluloznih kompozitov.

Refleksija:

Kritično ovrednotiti primernost posamezne raziskovalne metode za dosego raziskovalnega cilja.

Uporaba:

Uporabiti izbrane metode na lastnem problemu in jih preizkusiti na praktičnem primeru v laboratoriju. Naučiti se izbrati ustrezne metode za potrditev postavljene hipoteze.

Reference nosilca

Miha Humar

THALER, Nejc, HUMAR, Miha. Copper Leaching from Copper-ethanolamine Treated Wood: Comparison of Field Test Studies and Laboratory Standard Procedures. Bioresources, ISSN 1930-2126, 2014, vol. 9 in press
HUMAR, Miha, LESAR, Boštjan. Performance of native and copper-ethanolamine-treated wood exposed in sea water at Port Koper, Slovenia. Drvna industrija, ISSN 0012-6772, 2013, vol. 64, no. 4, str. 273-281.
HUMAR, Miha, THALER, Nejc, LESAR, Boštjan. Performance of selected copper amine based wood preservative supplemented with wood swelling agents. Wood research, ISSN 1336-4561, 2012, vol. 57, no. 3, str. 453-462.
LESAR, Boštjan, SEVER ŠKAPIN, Andrijana, HUMAR, Miha. The influence of drying on the sorption properties of polyethylene wax treated wood. Drewno, ISSN 1644-3985, 2011, vol. 54, nr. 185, str. 5-18.
KUTNAR, Andreja, HUMAR, Miha, KAMKE, Frederick A., ŠERNEK, Milan. Fungal decay of viscoelastic thermal compressed (VTC) wood. Holz als Roh- und Werkstoff, ISSN 0018-3768. [Print ed.], 2011, vol. 69, no. 2, str. 325-328
LESAR, Boštjan, KRALJ, Polonca, HUMAR, Miha. Influence of polyethylene and oxidized polyethylene wax emulsions on leaching dynamics of boric acid from impregnated spruce wood. Drvna industrija, ISSN 0012-6772, 2010, vol. 61, br. 4, str. 213-221.

Temeljni viri in literatura

Skoog D. A., Holler F. J., Crouch S. R. 2006. Principles of instrumental analysis. Thomson Higher education, Belmont, 529 p. ISBN-13: 978-0495012016

Merritt W., Settle D. 2013. Instrumental Methods of Analysis Wadsworth Publishing Company, Wadsworth. 895 p. ISBN: 0534081428

Bucur V. 2003. Nondestructive Characterization and Imaging of Wood. Springer. Berlin. 354 p. ISBN: 978-3-662-08986-6

Študentom bo na razpolago tudi gradivo s predavanj in vaj v elektronski obliki. Gradivo bo objavljeno pred začetkom predavanj na spletni strani. Za izdelavo seminarskih nalog in dodatno razumevanje vsebin bodo študentje uporabili tudi svetovni splet (internet).