Maderas: Ciencia y Tecnología (Aug 2015)
Caracterización de propiedades mecánicas para segregar familias de Eucalyptus nitens por Nanoindentación en relación al grado de agrietamiento de las trozas
Abstract
Seis familias de Eucalyptus nitens provenientes de dos suelos, arcilloso y trumao, localizados en la 8va Región de Chile, fueron estudiadas para seleccionar aquellas familias con menor grado de agrietamiento. Se relacionaron parámetros de agrietamiento evaluados a mesoescala con las propiedades nanomecánicas en un elemento de volumen representativo de estos árboles. Para segregar las familias se analizó el porcentaje de área de grietas de estos árboles junto a la razón de ductilidad (E/H) obtenidos del módulo de elasticidad (E) y dureza (H) mediante la técnica de nanoindentación y el módulo de resiliencia (ur) ambos en la lamela media y capa S2 de la pared celular. Además, se determinó la diferencia entre el módulo de resiliencia entre la lamela media y la capa S2 (Δur), como un indicador de la tensión interfacial que induce fracturas principalmente en la capa S1 de la estructura celular de la madera. La nanocaracterización permitió establecer que la lamela media es más débil y susceptible a generar microgrietas que se propagan hasta ser visibles formando grietas mayores. El parámetro Δur entre la lamela media y capa S2 mostró ser menor en las familias 2 y 5. Estas familias presentaron menores niveles de tensión de corte en la interface de la capa S2-lamela media, por lo tanto, la cantidad de microgrietas, existiendo una buena relación con el porcentaje de grietas medidos en las familias de Eucalyptus nitens. De acuerdo a esto, las familias segregadas con bajo grado de tensión interfacial a nivel celular y bajo nivel de agrietamiento a mesoescala, fueron las familia 2 y 5. Six Eucalyptus nitens families from two soils in the 8th Region of Chile, clay and trumao, were studied to select families with lower degree of cracking. Cracking parameters evaluated at mesoscale, next to nanomechanical properties of the celular structure, were related in a representative volumen element of these tree, such as percentage of cracked area of trees relating them to the ductility ratio (E/H) obtained of values of modulus of elasticity (E) and hardness (H) by nanoindentation and the modulus of resilience (ur) of the middle lamella and S2-layer of the cell wall were analyzed. Furthermore, it was determined that the difference between the modulus of resilience (Δur) of the middle lamella with the S2-layer is a good indicator of the interfacial stress inducing fractures in the S1-layer. Using nanocharacterization it was established that the middle lamella is more brittle and susceptible to generate microcracks that spread to meso scale. The Δur between the middle lamella and S2 layer shown to be lower in families 2 and 5. These families showed to have lower levels of shear stress at the interface between the middle lamella and S2-layer, therefore the amount of microcracks that occur is lower, there is a good relationship with the percentage of measured cracks in these families of Eucalyptus nitens. According these findings, the families that show low degree of interfacial tensión at celular level and low cracks index were family 2 and family 5.
