الهيكل الهرمي وميكانيكا المواد النباتية

تتكون جدران الخلايا في النباتات من أربعة لبنات بناء أساسية فقط: السليلوز (الألياف الهيكلية الرئيسية في مملكة النباتات) والهيميسليلوز والليغنين والبكتين. على الرغم من أن الميكروهيكل لجدران الخلايا النباتية يختلف في أنواع النباتات المختلفة، إلا أنه بشكل عام، تدعم ألياف السليلوز مصفوفة من الهيميسليلوز وإما البكتين أو الليغنين. كما يتنوع الهيكل الخلوي للنباتات، من الخلايا الشبيهة بالشمع إلى الخلايا الإسفنجية السائلة المغلقة مثل خلايا البارنكيم في التفاح والبطاطس وحتى مزيج من هذين الهيكلين الخلويين، كما في سيقان أشجار النخيل. إن ترتيب اللبنات الأربعة الأساسية في جدران الخلايا النباتية والتفاوتات في الهيكل الخلوي تؤدي إلى مدى واسع بشكل ملحوظ من الخصائص الميكانيكية: حيث يتراوح معامل يونغ من 0.3 ميغاباسكال في البارنكيم إلى 30 جيجاباسكال في أكبر النخيل، بينما يتراوح قوة الضغط من 0.3 ميغاباسكال في البارنكيم إلى أكثر من 300 ميغاباسكال في النخيل الكثيف. وتغطي معاملات القوة والضغط لمواد النبات هذا النطاق بأكمله. تستعرض هذه الدراسة تركيبة وميكروهيكل جدار الخلية بالإضافة إلى الهيكل الخلوي في ثلاثة مواد نباتية (الخشب، البارنكيم وسيقان أشجار النخيل) لشرح النطاق الواسع في الخصائص الميكانيكية في النباتات فضلاً عن كفاءتها الميكانيكية الرائعة.