棕榈的棕丝与棕干是棕榈加工利用的主体。目前,对棕干及棕丝的解剖构造与力学特特性的研究鲜见报道。棕榈是以维管束(纤维)为增强相,薄壁细胞为基体的两相复合材料,维管束是其结构与性能的主要承载单元,也是其加工利用的首选部分。鉴于此,本文以棕榈的棕干维管束与棕丝维管束作为研究对象,通过多种微观表征与化学分析手段,比较了两者的解剖构造与化学成分差异;通过顺纹压缩、轴向拉伸、纤维细胞壁原位纳米压入测试等力学表征手段,研究了棕干与棕丝的宏观与微观力学性能;分析了解剖构造与化学成分等因素对力学性能的影响,为棕榈棕干与棕丝的高值化利用提供了数据支撑。本文的主要研究结论如下:(1)棕干与竹材类似,是由维管束与薄壁细胞所构成的二元复合结构,维管束含纤维和多孔相,导管、筛管等多孔相位于维管束的中心,被纤维鞘包围;维管束形态在径向规律变化,靠近边缘,维管束尺寸较大,形状扁平,靠近中间尺寸变小,横切面趋向圆形;棕丝导管、筛管等多孔相在维管束中呈翼形分布,翼型两角无纤维鞘包围。棕丝维管束的直径一般要大于棕干中的维管束。(2)化学成分分析:棕干的苯醇抽提物、综纤维素、硝酸乙醇纤维素、α纤维素、酸不溶木质素、灰分含量分别为1.03-5.46%、64.42-66.63%、26.97-31.18%、29.74-35.68%、17.53-24.80%、1.72-2.97%;棕丝中的则分别为1.45-1.75%、64.03-66.00%、32.04-33.48%、34.30-35.45%、36.41-38.33%、1.12-3.92%。棕丝比棕干含有更多的木质素。(3)棕丝分三层,外、中、内三层棕丝的拉伸模量和强度分别为2.64 GPa、78.31MPa;2.42 GPa、76.29 MPa;3.26 GPa、121.38 MPa,内层棕丝的多孔相组织比量极小,其拉伸弹性模量可近似等于纤维鞘的拉伸弹性模量;棕干纤维鞘体积分数与压缩弹性模量呈良好线性关系,故棕干维管束的弹性模量通过混合定律计算,棕干内薄壁细胞的压缩模量为0.31 GPa,通过混合定律,计算棕干中纤维鞘的压缩弹性模量为2.74 GPa。(4)棕干维管束中纤维鞘的组织比量要小于棕丝;棕干维管束中纤维的外形尺寸要大于棕丝中的纤维,棕干和棕丝中纤维的平均长度分别为1260.63μm和710.89μm纤维外径分别为42.00μm和12.77μm;棕干中有少量纤维壁层构造为三层结构,棕丝的中纤维多为双壁层结构;棕干纤维细胞壁表面纤丝尺寸要小于棕丝纤维表面纤丝尺寸,均值分别为:20.53 nm和41.32 nm。(5)棕丝中纤维细胞壁的力学性能要优于棕干纤维细胞壁,棕丝和棕干中纤维细胞壁的压入模量和硬度分别为9.68 GPa,62.45 MPa和8.37 GPa,43.33 MPa,棕丝比棕干分别高出15.7%和44.4%,因为棕丝中含有较高的木质素,木质素是决定材料硬度的主要因素。(6)棕干纤维鞘体积分数与其压缩弹性模量呈良好的线性关系,其关系式为,y=0.0206x+0.3604,R~2=0.9522,此外,棕丝的纤维鞘体积分数与其拉伸模量也呈良好的线性关系,其关系式为,y=0.0322x+0.0632,R~2=0.7261;与此同时,棕干的纤维素含量也与其压缩弹性模量呈良好的线性关系,其R~2为0.9249。