VĚDA A VÝZKUM / UMĚLECKÁ ČINNOST
Anatomie dřeva
Tvorba dřeva a monitoring faktorů prostředí v anatomické stavbě dřeva
Analýza vlivu prostředí na kvalitu dřeva založené na sledování ovlivnění anatomické stavby a xylogeneze (tvorby) dřeva. Hodnoceny jsou anatomické rozměry elementů dřeva, proměnlivost tvorby dřeva způsobená fluktuací vlhkostního a tepelného režimu na stanovišti a lignifikace dřeva u smrku na časových řadách v oblasti Drahanské vrchoviny (lokalita Rájec) a Moravského krasu (lokalita Křtiny a Rudice) jako modelových území ČR.
Dendrochronologie subfosilních kmenů a recentních stromů a konstrukčních prvků historických staveb
Další zaměření je na dendrochronologickou analýzu archeologických dřev z různých území České republiky, která poskytují informace o proměnlivosti stavby dřeva v souvislosti s globálními klimatickými změnami ve Střední Evropě. Současně jsou budovány vlastní dendrochronologické standardy pro datování dřevěných konstrukčních prvků.
Identifikace vzorků dřev
Na základě mikroskopické stavby lze identifikovat neznámé vzorky dřev.
Modelování fyzikálních/mechanických jevů
Hlavní priority v oboru modelování fyzikálních a mechanických jevů:
- tvorba konečně prvkových modelů struktury dřeva na makro, submakro, mikro a submikro měřítkách
- řešení homogenizační úlohy transformace fyz. mech. parametrů přechodu mezi jednotlivými měřítky
- tvorba konečně prvkového elementu dřeva pro různé úrovně homogenizace
- simulace vzniku a šíření trhlin ve dřevě na mikroskopické úrovni
- řešení vázaných fyzikálních problémů přenosu tepla, vlhkosti a mechanického namáhání ve dřevě pro různé úrovně homogenizace
- Model mechanického chování dřeva – numerická simulace anizotropního chování dřeva při silovém působení, kritéria volby materiálu, optimalizace tvaru a vlastností konstrukčních prvků
Na základě experimentů je sestavován teoretický model chování dřeva zohledňující anizotropní vlastnosti dřeva. Anizotropní chování je modelováno jak v lineární, tak i nelineární odezvě materiálu na působící statické zatížení. Model dále simuluje výskyt trhlin a je východiskem pro studium lomové mechaniky organických polymerů. Při konečně prvkové numerické simulaci se vychází z náhodně generovaných fyzikálně-mechanických vlastností dřeva s ohledem na statistické rozložení těchto dat ve dřevě. Současně se modeluje mechanického chování dřeva na mikroskopické úrovni při statickém zatížení systémem ANSYS. Model řeší problematiku homogenizace a transformace fyzikálních a mechanických vlastností dřeva s ohledem na proměnlivé měřítko struktury, od submikroskopické báze po makroskopickou. V průběhu řešení je sestavován konečně prvkový element s definicí vnitřní stavby až po nejnižší sledované měřítko. - Simulace a optimalizace pohybu fyzikálních polí ve dřevě na příkladu umělého sušení dřeva
Na základě zvládnuté teorie nestacionární neisotermické difuse vody a tepla ve dřevě přistupujeme k experimentálnímu ověření rozložení sledovaných fyzikálních polí ve dřevě během umělého sušení na příkladu jednoho tělesa (desky) i skupiny těles (hráň). Cílem je zkoumat ovlivnění jednotlivých těles navzájem přes modifikaci okrajových podmínek na jednotlivých površích těles vlivem pozměněného proudění vzduchu. Usilujeme do zapojení v mezinárodním projektu COST společně s DF TU Zvolen.
Biomechanika
Hlavní priority v oboru biomechanika stromu:
- Sledování rozložení vlastností dřeva po výšce a průměru, tvarová a materiálová optimalizace
- Vliv prostředí na mechanické vlastnosti dřeva se zaměřením na městské prostředí
- Predikce a zhodnocení rizik selhání stromu v urbanizovaném prostředí
- Rozvoj přístrojových metod stanovení mechanického chování stromu in situ
Biomechanika stromu – model stability soliterního stromu založený na variabilitě vlastností dřeva
Dynamicky se rozvíjející obor, kde rozvoj do budoucnosti vidíme ve spolupráci se zahraničními partnery (Laboratoire de Rheologie d´Bois v Bordeaux, Francie, The International Society of Arboriculture, USA). Potřeba být schopen posoudit riziko statického selhání jednotlivého stromu i celého porostu je podle našeho názoru nutná pro všechny obory lesnické a krajinářské. Proto je nutné znát nejen faktory působící na stabilitu stromu, ale také rozdíly v nazírání na stromy městské zeleně, parkové zeleně a lesních porostů.
Ochrana dřeva
Hlavní priority v oboru ochrana dřeva:
- Impregnace dřeva - analýza dějů probíhajících při impregnačních aplikacích ochranných látek, experimentální ověřování stupně ochrany dřeva v závislosti na různých fyzikálních podmínkách průnik a příjem ochranné látky, fixace ochranných látek ve dřevě, možnosti zvýšení propustnosti dřeva
- Biologická degradace dřeva – stanovení přirozené trvanlivosti dřeva vůči dřevokazným houbám, stanovení účinnosti ochranných látek na dřevo, stanovení změn přirozené trvanlivosti dřeva vyvolaných modifikačními procesy
- Přirozené a umělé stárnutí dřeva - analýza vlivu povětrnostních podmínek na změnu povrchových vlastností dřeva, vliv povrchové úpravy a modifikačních procesů na odolnost vůči povětrnostním podmínkám
Sušení dřeva a hydrotermická úprava dřeva
V dřevozpracujícím odvětví je sušení a paření dřeva považováno za časově a energeticky náročnou oblast. Proto je značná pozornost věnována:
- Zkoumání a analýze procesů cíleného snižování vlhkosti řeziva (přirozeného a umělého sušení řeziva) a paření dřeva
- Optimalizaci působení vnějších vlivů s ohledem kvalitu, rychlost a náklady na proces sušení nebo paření dřeva
- Komparaci jednotlivých způsobů sušení řeziva a paření dřeva z pohledu zpracovatele
- Hodnocení jakosti vysušeného řeziva, hodnocení změn vlastností v důsledku paření dřeva, kritériím hodnocení a standardizaci
Modifikace vlastností dřeva
Oblast modifikace (úpravy) vlastností dřeva je jednou z nejdynamičtěji se rozvíjejících oblastní zpracování dřeva. V posledním období se zaměřujeme především na:
- Experimentální ověřování a analýzu dějů probíhajících při úpravě vlastností masivního dřeva
- Procesy ovlivňování vlastností dřeva pomocí chemických látek a fyzikálních polí a jejich optimalizaci
- Výzkum a vývoj laboratorních a poloprovozních přípravků a zařízení pro úpravu vlastností dřeva
- Náhradu dřeva dováženého z oblasti deštných pralesů nebo dřeva přepravovaného na dlouhé vzdálenosti
- Výzkum a vývoj nových, k přírodě i člověku šetrných materiálů
- Rozšíření sortimentu materiálů na bázi dřeva a úpravu vlastností dřeva "na požádání"
Dendrochronologie
Dendrochronologická laboratoř Ústavu nauky o dřevě byla založena v dubnu roku 1999 Mgr. Jitkou Vrbovou-Dvorskou. Hlavním úkolem laboratoře je výchova nových studentů a vědecko výzkumná činnost. V současné době je volitelný předmět Dendrochronologie nabízen nejen studentům Lesnické a dřevařské fakulty MENDELU v Brně, ale i studentům jiných fakult a vysokých škol v ČR.
Laboratoř se vedle výuky zabývá zejména dendrochronologickým datováním archeologických dřev, historických konstrukcí a památek, tvorbou standardních chronologií a ekologickými aplikacemi dendrochronologie (dendroekologie a dendroklimatologie). Kromě českých standardních chronologií laboratoř využívá k datování také standardní chronologie okolních států (Německo, Rakousko, Slovensko, Francie, Slovinsko a Polsko). V laboratoři byla sestavena nejdelší standardní chronologie pro ČR. Jedná se o standardní dubovou chronologii, která byla pojmenována CZGES 2016 a pokrývá období od roku 4682 př. n. l. až do současnosti.
