Thông tin kết quả nghiên cứu đề tài KH&CN cấp bộ mã số B2022-TNA-41 do TS. Đỗ Hoàng Chung, Trường Đại học Nông lâm - Đại học Thái Nguyên làm chủ nhiệm

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

1. Thông tin chung:

- Tên đề tài: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sóng ứng suất để đánh giá nhanh tính chất gỗ của các dòng Bạch đàn (Eucalyptus) trồng tại Việt Nam

- Mã số: B2022-TNA-41

- Chủ nhiệm đề tài: TS. Đỗ Hoàng Chung

- Tổ chức chủ trì: Đại học Thái Nguyên

- Thời gian thực hiện: 01/2022 – 06/2024

2. Mục tiêu:

Xác định nhanh được tính chất gỗ của các dòng Bạch đàn bằng công nghệ sóng ứng suất từ đó làm cơ sở để lựa chọn được các dòng Bạch đàn có chất lượng gỗ tốt phục vụ nhân giống trồng rừng và sản xuất chế biến.

3. Tính mới và sáng tạo:

Sử dụng các phương pháp truyền thống để đánh giá các tính chất cơ học của gỗ thường tốn nhiều thời gian, kinh phí, số lượng mẫu hạn chế, đặc biệt sau khi đánh giá mẫu gỗ bị phá hủy và không sử dụng lại được. Ứng dụng các công nghệ cao để đánh giá và ước tính được các tính chất cơ học gỗ mà không phá hủy mẫu và giải quyết được các hạn chế của phương pháp truyền thống là hướng đi mới và ít được ứng dụng ở Việt Nam.

4. Kết quả nghiên cứu:

Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng dòng Bạch đàn UP99 và dòng U892 có chỉ số tính chất cơ học đo bằng công nghệ sóng ứng suất (MOE_d) cũng như đo bằng phương pháp truyền thống (MOE và MOR) cao hơn hẳn so với các dòng Bạch đàn còn lại trong nghiên cứu này (UP54, UP95, U1427, và PN14). Do đó dòng UP99 và U892 có tiềm năng rõ ràng cho việc trồng rừng gỗ lớn (có tính chất cơ học cao) ở các khu vực có điều kiện môi trường tương tự với môi trường tại khu vực khảo nghiệm rừng Bạch đàn tại Quảng Trị.

Khi nghiên cứu về độ ổn định kích thước (co rút và dãn nở) thì dòng Bạch đàn UP99 và dòng U892 lại có độ co rút và dãn nở (cả chiều xuyên tâm và tiếp tuyến) lớn nhất. Sự co rút và dãn nở lớn là yếu tố bất lợi khi sử dụng gỗ từ các dòng này vào mục đích sản xuất các sản phẩm nội thất hoặc các sản phẩm thường xuyên tiếp xúc với môi trường bên ngoài. Do đó người sử dụng hoặc nhà chế biến gỗ cần cân nhắc khi lựa chọn gỗ từ dòng UP99 và U892 (có tính chất cơ học cao nhưng độ ổn định kích thước kém).

Có thể sử dụng công nghệ sóng ứng suất để dự đoán các tính chất cơ học của gỗ Bạch đàn khi kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng: vận tốc truyền sóng trên cây đứng có tương quan dương rõ ràng với giá trị MOE (r = 0,61) và MOR (r = 0,53); vận tốc truyền sóng qua khúc gỗ cũng có tương quan dương rõ ràng với giá trị MOE (r = 0,76) và MOR (r = 0,71); Đối với các mẫu gỗ nhỏ thì khả năng dự đoán các tính chất cơ học gỗ Bạch đàn rất cao khi có sự kết hợp với chỉ số khối lượng riêng. Hệ số tương quan giữa MOE và MOE_d  là 0,93, giữa MOR và MOE_d là 0,83.

Công nghệ sóng ứng suất cũng có thể được sử dụng để dự đoán độ ổn định kích thước của gỗ Bạch đàn. Tuy nhiên, khả năng dự đoán sẽ cao hơn khi có sự kết hợp của chỉ số vận tốc truyền sóng ứng suất và chỉ số khối lượng riêng thông qua giá trị MOE_d. Cụ thể, hệ số tương quan giữa MOE_d với co rút xuyên tâm là r = 0,49, trong khi đó tương quan giữa MOE_d với co rút tiếp tuyến là r = 0,77. Hệ số tương quan giữa MOE_d với dãn nở xuyên tâm là 0,46; trong khi đó tương quan giữa MOE_d với dãn nở tiếp tuyến là 0,64.

Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (P > 0,05) giá trị chiều dài trung bình sợi gỗ giữa 6 dòng Bạch đàn trong nghiên cứu này. Chiều dài sợi gỗ của Bạch đàn hoàn toàn có thể được dự đoán bằng công nghệ sóng ứng suất (hệ số tương quan bằng 0,63) nhằm mục đích dự đoán chất lượng sợi phục vụ cho công nghệ sản xuất các sản phẩm liên quan đến sợi gỗ như ván sợi, giấy,…

5. Sản phẩm:

5.1. Sản phẩm khoa học

• Doan Van Duong, Masumi Hasegawa , Chung Hoang Do (2024) Within-tree variation in ultrasonic velocity, wood density and compressive strength of the eucalypt hybrid (Eucalyptus urophylla × E. pellita). Wood Material Science and Engineering, 19: 1-10. (SCIE, Q2).

https://doi.org/10.1080/17480272.2024.2352615

• Doan Van Duong, Laurence Schimleck (2022) Prediction of static bending properties of Eucalyptus clones using stress wave measurements on standing trees, logs and small clear specimens. Forests, 13, 1728. (SCIE, Q1). https://doi.org/10.3390/f13101728
• Dương Văn Đoàn, Đỗ Hoàng Chung, Ngô Thị Hiền, Vũ Thị Thanh Hòa, Phạm Văn Trung (2023) Tương quan giữa khối lượng riêng và vận tốc truyền sóng ứng suất với một số tính chất cơ học ở 06 dòng Bạch đàn. Tạp chí Khoa học và Công nghệ Lâm nghiệp, số 3-2023, 120-126.

5.2. Sản phẩm đào tạo: 01 luận văn thạc sỹ

• Phạm Văn Trung (2022) Nghiên cứu chọn giống Bạch đàn (Eucalyptus) dựa trên các tính chất cơ học gỗ sử dụng công nghệ sóng ứng suất. Luận văn Thạc sỹ, trường Đại học Nông Lâm, Đại học Thái Nguyên.

5.3. Sản phẩm ứng dụng

• Hướng dẫn quy trình đánh giá chất lượng gỗ Bạch đàn bằng công nghệ sóng ứng suất.
• Phương pháp đánh giá và chỉ tiêu đánh giá tính chất gỗ Bạch đàn.

6. Phương thức chuyển giao, địa chỉ ứng dụng, tác động và lợi ích mang lại của kết quả nghiên cứu:

6.1. Phương thức chuyển giao

          Sau khi kết thúc đề tài, quy trình đánh giá chất lượng gỗ Bạch đàn bằng công nghệ sóng ứng suất có thể được chuyển giao cho các Viện, Trung tâm nghiên cứu Lâm Nghiệp, các Lâm trường, Công ty khai thác và chế biến lâm sản có nhu cầu.

6.2. Địa chỉ ứng dụng

• Các Viện, trung tâm nghiên cứu giống cây Lâm Nghiệp.
• Các lâm trường, công ty khai thác và chế biến lâm sản.

6.3. Tác động và lợi ích mang lại

Đề tài được thực hiện đã đào tạo được 01 thạc sĩ; công bố 02 bài báo quốc tế và 01 bài báo trong nước. Kết quả đề tài sẽ góp phần cải thiện chất lượng, hiệu quả đào tạo và nghiên cứu khoa học trong Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên.

 

INFORMATION ON RESEARCH RESULTS

1. General information:

Project title: Study on application of stress wave technology to rapidly evaluate mechanical properties of Eucalyptus clones planted in Vietnam.

Code number: B2022-TNA-41

Coordinator: Dr. Do Hoang Chung

Implementing institution: Thai Nguyen University

Duration: 01/2022 – 06/2024

2. Objective(s):

- Determine rapidly the wood properties of Eucalyptus clones using stress wave technology, thereby serving as a basis for selecting Eucalyptus clones having good wood quality for forestry propagation and production processing.

3. Creativeness and innovativeness:

          Using traditional methods to assess the mechanical properties of wood is often time-consuming, expensive, and has a limit the number of samples, especially the samples are destroyed after testing and unusable. Applying high technologies to assess and estimate the mechanical properties of wood without destroying the samples abd solving the limitations of the traditional methods is a new approach and has not commonly used in Vietnam.

4. Research results:

- Research results have shown that the Eucalyptus UP99 and U892 clones have mechanical properties measured by stress wave technology (MOE_d) as well as measured by traditional method (MOE and MOR) that are significantly higher than those remanining Eucalyptus clones in this study (UP54, UP95, U1427, and PN14). Therefore, clones UP99 and U892 have a potential for planting  timber forests (with high mechanical properties) in sites that have the  environmental conditions similar to those in Quang Tri.

When studying dimensional stability (shrinkage and swelling), the Eucalyptus UP99 and line U892 clones have the largest shrinkage and swelling (both radial and tangential directions). Large shrinkage and swelling are unfavorable factors when using wood for the purpose of producing interior products or products that are frequently exposed to the outside environment. Therefore, users or wood processors need to consider when choosing wood from the UP99 and U892 clones (with high mechanical properties but low dimensional stability).

Stress wave technology can be used to predict the mechanical properties of Eucalyptus wood when research results have shown that: the wave propagation velocity on standing trees has a clear positive correlation with the MOE value (r = 0.61) and MOR (r = 0.53); The wave propagation velocity through the log also has a clear positive correlation with the MOE (r = 0.76) and MOR (r = 0.71) values; For small wood samples, the ability to predict the mechanical properties of Eucalyptus wood is very high when combined with the wood density index. The correlation coefficient between MOE and MOE_d is 0.93, between MOR and MOE_d is 0.83.

Research results have shown that there is no statistically significant difference (P > 0.05) in the wood fiber length between the six Eucalyptus clones in this study. Eucalyptus wood fiber length can be completely predicted using stress wave technology (correlation coefficient of 0.63) for the purpose of predicting fiber quality for the production technology of related products to wood fibers such as fiberboard, paper,...

5. Products:

5.1. Scientific articles:

• Doan Van Duong, Masumi Hasegawa , Chung Hoang Do (2024) Within-tree variation in ultrasonic velocity, wood density and compressive strength of the eucalypt hybrid (Eucalyptus urophylla × E. pellita). Wood Material Science and Engineering, 19: 1-10. (SCIE, Q2).

https://doi.org/10.1080/17480272.2024.2352615

• Doan Van Duong, Laurence Schimleck (2022) Prediction of static bending properties of Eucalyptus clones using stress wave measurements on standing trees, logs and small clear specimens. Forests, 13, 1728. (SCIE, Q1). https://doi.org/10.3390/f13101728
• Duong Van Doan, Do Hoang Chung, Ngo Thi Hien, Vu Thi Thanh Hoa, Pham Van Trung (2023) The relations of wood density and stress wave velocity to some wood mechanical properties of 06 eucalyptus clones. Journal of Forestry Science and Technology, No. 3-2023, 120-126.

5.2. Training products

• Pham Văn Trung (2022) Research on selecting Eucalyptus clones based on wood mechanical properties using stress wave technology. Master thesis, Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry.

5.3. Application products

• Instructions on the process of evaluating Eucalyptus wood quality using stress wave technology.
• Evaluation methods and criteria for evaluating Eucalyptus wood properties.

6. Transfer alternatives, application institutions, impacts and benefits of research results:

6.1. Transfer alternatives

After finishing the research, the process of assessing the quality of Eucalyptus wood by stress wave technology can be transferred to the Institutes, Forest Research Centers, Forest Enterprises, Forest Product Exploitation and Processing Companies.

6.2. Application institutions

- Forestry plant varieties research institutes and centers.

- Forestry enterprises, companies exploiting and processing forest products.

6.3. Impacts and benefits of research results

This research supported to train 01 master student, published 02 international scientific articles and 01 Vietnamese article. These results will contribute to improving the quality and efficiency of training and scientific research in Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry.