Электропроводность. Способность древесины проводить электрический ток находится в обратной зависимости от ее электрического сопротивления.
Полное сопротивление образца древесины, размещенного между двумя электродами, определяется как результирующее двух сопротивлений: объемного и поверхностного. Наибольшее значение для характеристики электропроводности материала имеет первый вид сопротивления, показателем которого служит удельное объемное сопротивление имеющее размерность Ом · см и численно равное сопротивлению при прохождении тока через две противоположные грани кубика размерами 1x1x1 см изданного материала (древесины).
Древесина относится к диэлектрикам (108-1017 Ом·см). Для нее применимы методы измерения сопротивлений твердых диэлектриков при постоянных напряжениях. С учетом специфики древесины эти методы использованы ЦНИИМОД при разработке ГОСТ 18408-73.
У разных пород электропроводность различная, но при этом у всех пород вдоль волокон она в несколько раз больше, чем поперек волокон.
С повышением влажности древесины сопротивление уменьшается. Особенно резкое снижение сопротивления (в десятки миллионов раз) наблюдается при увеличении содержания связанной воды, т. е. при переходе от абсолютно сухого состояния древесины до предела насыщения клеточных стенок Wп.н.. Дальнейшее увеличение влажности вызывает падение сопротивления лишь в десятки или сотни раз. Этим объясняется снижение точности определения влажности электровлагомерами в области выше Wп.н..
Повышение температуры древесины приводит к уменьшению ее объемного сопротивления. В среднем принято считать, что повышение температуры древесины на каждые 12 °С вызывает снижение сопротивления примерно вдвое.
Электропроводность древесины учитывается в тех случаях, когда древесину применяют для столбов связи, мачт линий высоковольтных передач, рукояток электроинструментов и т. д.
Электрическая прочность. Так называется способность древесины противостоять пробою, т. е. снижению сопротивления при больших напряжениях. Для определения электрической прочности древесины при переменном напряжении частотой 50 Гц в ЦНИИМОДе был разработан ГОСТ 18407—73. Показателем электрической прочности служит Епр — отношение пробивного напряжения к толщине материала, кВ/мм.
Электрическая прочность абсолютно сухой древесины вдоль волокон составляет 1,3-1,5 кВ/мм, что в 4-7 раз меньше, чем поперек волокон. С повышением влажности электрическая прочность заметно снижается. По данным БелТИ, прочность снижается в 2 раза при изменении влажности с 10 до 14 %. Электрическая прочность древесины по сравнению с другими твердыми изоляционными материалами невелика (у стекла Епр = 30, у полиэтилена — 40 кВ/мм). Для повышения электрической прочности древесину пропитывают парафином, олифой, искусственными смолами и другими веществами.
Диэлектрические свойства. Находящаяся в переменном электрическом поле древесина проявляет свои диэлектрические свойства, которые характеризуются двумя показателями. Первый из них — относительная диэлектрическая проницаемость ε — численно равен отношению емкости конденсатора с прокладкой из древесины к емкости конденсатора с воздушным зазором между электродами. Второй показатель — тангенс угла диэлектрических потерь tg δ — определяет долю подведенной мощности, которая поглощается древесиной и превращается в теплоту.
Диэлектрическая проницаемость абсолютно сухой древесины с увеличением плотности возрастает. Так, у древесины бальзы (ρ0 = 130 кг/м3) диэлектрическая проницаемость поперек волокон в диапазоне частот 10-1011 Гц составляет в среднем 1,3, а у граба (ρ0 = 800 кг/м3) — 2,6. Проницаемость вдоль волокон больше в среднем в 1,4 раза. С повышением влажности древесины е увеличивается, так как для воды величина этого показателя в диапазоне частот 10-1011 Гц составляет 81-7,5. По данным Г. И. Торговникова, при влажности 10% и температуре 20 °С для древесины плотностью ρ0 = 500 кг/м3 на частоте 104 Гц равна 4,2, на частоте 1010 Гц — 2,0, а при влажности 60% — соответственно равна 65 и 6,6. Увеличение температуры от -40 до 100 °С для абсолютно сухой древесины приводит к незначительному увеличению (примерно в 1,3 раза). Повышение температуры влажной древесины приводит к более существенному увеличению.
Тангенс угла диэлектрических потерь также зависит от плотности древесины. Поперек волокон tg δ при плотности ρ0 = 500 кг/м3 и комнатной температуре в диапазоне частот 10-105 Гц составляет 0,005-0,007, а при плотности ρ0 = 800 кг/м3 этот показатель равен 0,007-0,025. Вдоль волокон tg δ выше, чем поперек волокон, в среднем в 1,7 раза. С повышением влажности tg δ увеличивается. Зависимости этого показателя от частоты имеют сложный характер. Так, для древесины с плотностью ρ0 = 500 кг/м3 при температуре 20 °С и влажности 80 % значение tg δ при частоте 103 Гц достигает 74, при частоте 108 Гц снижается до 0,2, а в области сверхвысоких частот (1010 Гц) возрастает до 0,34. Повышение температуры абсолютно сухой древесины вызывает снижение tg δ, но в области СВЧ этот показатель возрастает. У влажной древесины (W=25 %) нагревание приводит к существенному возрастанию tg δ, но в области СВЧ он меняется незначительно.
При диэлектрическом нагревании температура повышается одновременно по всему объему древесины. Такой способ нагревания находит практическое применение в процессах сушки, склеивания и пропитки древесины. Нагревание в поле СВЧ можно использовать для сушки древесины, для поверхностного оттаивания бревен перед окоркой и распиловкой.
Пьезоэлектрические свойства. На поверхности анизотропных пластинок из кристаллов (кварц, турмалин, сегнетовая соль) при растяжении или сжатии появляются электрические заряды: положительный на одной стороне и отрицательный на другой. Электрические заряды возникают под действием механических усилий, давления, поэтому это явление называется прямым пьезоэлектрическим эффектом (слово «пьезо» означает давление). Указанные материалы обладают и обратным пьезоэлектрическим эффектом — их размеры изменяются под действием электрического поля. Пластинки из этих кристаллов находят широкое применение в качестве излучателей и приемников в ультразвуковой технике.
Исследования В. А. Баженова показали, что такими свойствами обладает и древесина, содержащая ориентированный компонент — целлюлозу. Наибольший пьезоэлектрический эффект наблюдается при приложении сжимающей и растягивающей нагрузки под углом 45° к волокнам. Нагрузки, направленные строго вдоль или поперек волокон, этого эффекта не вызывают. Особенно заметно пьезоэлектрический эффект проявляется в сухой древесине, с увеличением влажности он уменьшается и уже при влажности 6-8 % почти совсем исчезает. С повышением температуры до 100 °С эффект увеличивается. Чем выше модуль упругости древесины, тем меньше у нее пьезоэлектрический эффект.
Данное явление позволяет глубже изучить тонкую структуру древесины, характеризовать степень анизотропности натуральной древесины и новых древесных материалов. Оно используется при разработке неразрушающих методов контроля качества древесины.