五节芒纤维素纳米晶体制备工艺的正交分析

为高效利用五节芒Miscanthus floridulus,通过硫酸酸解五节芒纤维素制备了纤维素纳米晶体(CNC),并采用正交分析法考察了硫酸质量分数、酸解时间和反应温度对五节芒CNC产率、悬浮液稳定性和CNC尺寸的影响。透射电镜(TEM)研究结果表明:用酸解法可成功制备五节芒CNC,CNC为刚性棒状结构,长度为100~200nm,直径为5~15 nm,产率为25%~50%。动态光散射(DLS)和Zeta电位测试发现,五节芒CNC悬浮液的稳定性很好,DLS得到的CNC流体力学直径略小于由TEM观察到的CNC长度。正交分析表明,3个工艺参数对CNC产率的影响依次为:硫酸质量分数(P=0.03),酸解时间(P=0.06),反应温度(P=0.35);对CNC流体力学直径的影响依次为:硫酸质量分数(P=0.03),反应温度(P=0.22),酸解时间(P=0.38)。制备五节芒CNC的最优工艺条件为:硫酸质量分数(62%),酸解时间(45 min),反应温度(45℃)。     

不同CNF添加量对CNC气凝胶结构与性能的影响

采用硫酸水解法制备纤维素纳米晶体(CNC),并通过悬浮滴定、叔丁醇置换和冷冻干燥制备球形纤维素气凝胶(CNCa)。为了提高CNCa的性能,将化学预处理结合机械研磨法制备得到的纤维素纳米纤丝(CNF),添加到CNC悬浮液中,最后制得CNC/CNF混合气凝胶。采用透射电镜、X-射线衍射仪观察纤维素的形态和结晶度,利用扫描电镜、傅里叶红外光谱仪、比表面积分析仪、万能力学试验机对气凝胶的微观形貌、化学态、比表面积及压缩性能进行表征。结果表明:CNC与CNF的尺寸、形态和结晶度均有差异;CNCa内部纤丝无序交联,比表面积达96.67 m2/g;在80%应变下,压缩强度为0.148 MPa。添加CNF,气凝胶直径随之增加,形态由"球形"趋向"米粒状";当CNF添加量为25%时,内部孔隙丰富,比表面积增至134.41 m2/g,压缩强度增至0.221 MPa。CNF的添加未对CNC气凝胶的化学官能团和晶型结构产生影响;但CNF添加量过大时,气凝胶各项性能均减弱。     

5种高大禾草的纤维素和木质素含量的测定

[目的]筛选纤维素含量高且木质素含量低的物种,为纤维质能源植物的开发利用积累资料。[方法]采用酸碱洗涤法、硝酸乙醇法和比色法对同一样品棉花的纤维素含量进行测定,从中筛选最佳测定方法,然后采用最佳方法对河八王、斑茅、五节芒、芒和拟高粱进行茎、叶及茎叶混合物的纤维素含量的测定,采用Klason法对它们的木质素含量进行测定。[结果]酸碱洗涤法测定纤维素含量最佳。5种高大禾草中,同一种类的纤维素和木质素含量均为茎〉茎叶混合物〉叶;纤维素含量由高到低依次为河八王（52.1%）、五节芒（47.9%）、斑茅（44.3%）、芒（44.1%）和拟高粱（40.2%）;木质素含量由高到低依次为五节芒（32.4%）、芒（29.8%）、斑茅（29.5%）、拟高粱（27.5%）和河八王（26.2%）。[结论]5个样品中,河八王是纤维素含量最高且木质素含量最低的种类,适合作为纤维质能源植物开发利用。     

香根草微/纳纤丝改性MF浸渍树脂的研究

本文以高能超声波法制备了香根草纤维素微/纳纤丝,并通过X射线衍射仪、光学显微镜和电子扫描电镜分别对处理前后的香根草纤维素的相对结晶度和形貌进行了分析.并将其作为改性剂与三聚氯胺浸渍树脂共混,对比分析了改性前后三聚氰胺浸渍树脂的耐磨性.研究表明:浸渍树脂中添加15％的微/纳米纤丝悬浮液,三聚氰胺浸渍树脂表面耐磨性提高最为显著.     

黑莓F1代杂交优株及其亲本果实营养品质特性分析

为了评价黑莓杂交育种的效果,对初选出的21株F1代杂交黑莓优株及其亲本的果实营养品质进行了分析比较。结果表明:这些杂交优株综合超亲优势平均值为(117.63±97.40)%,超亲遗传效应较好的5株序号依次为7-10-6,4-4-12,6-6-3,7-10-2和6-2-2,可重点作为进一步优质育种资源利用的对象。在21个F1代优株中,5-8-1果实的可溶性固形物含量最高(13.10%),5-8-2果实酸含量最低(0.56%)、固酸比最高(21.25),7-10-6果实酸含量较低、固酸比较高,可作为鲜食品种种质进行培育和利用;6-2-2和2-9-1的果实总酸含量(分别为1.78%和1.39%)和总花色苷(分别为151.09 mg/100g和129.62 mg/100g)含量均较高,固酸比较低(分别为5.91和6.59),可重点作为加工用途品种种质资源加以利用。     

纳米纤维素增强胶黏剂的微观蠕变性能

运用纳米压痕仪检测和分析了添加不同纳米纤维素(微纤丝纤维素(MFC)、纳米微晶纤维素(CNC)、纳米纤丝纤维素(NFC))前后的酚醛树脂胶黏剂蠕变性能的变化规律,发现在添加了纳米纤维素的胶黏剂胶合木材试样中,相同载荷下添加NFC的胶黏剂胶合木材的试样胶合界面形变最低,在卸载后其不可恢复变形最小,其次是添加MFC和CNC胶黏剂的胶合木材试样。从蠕变曲线可以看出,在恒定载荷下,5 min内添加MFC胶黏剂胶合木材试样的界面变形最小,其次为添加CNC胶黏剂的胶合木材试样,最后为添加NFC胶黏剂的胶合木材试样。     

木质素磺酸钙活性接枝改性制备高性能无胶纳米纤丝化复合材料

为解决复合材料的制备加工设备特殊、工艺流程繁琐及材料强度低等问题,以木质纤维为原料,通过机械胶膜法将木纤维和木质素磺酸钙有效地复合在一起,再通过热压得到高性能纳米纤丝化复合材料。借助扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)分析复合材料的形貌结构、化学组分的主要基团和元素,对无胶纤维板和纳米纤丝化复合材料的力学指标进行比较,以探索纳米纤丝化复合材料的机械性能。结果表明:木纤维机械胶磨会使木纤维分层分支,无胶热压纳米纤丝化复合材料呈层状结构;木质素磺酸钙与木纤维胶磨后能够有效地粘合在一起,增加表面活性;与无胶纤维板相比,纳米纤丝化复合材料的静曲强度、弹性模量、内结合强度均提高,比纯木纤维板分别提高213%、178%、263%,比胶磨纤维材料分别提高15%、14%、22%;而吸水厚度膨胀率分别降低了51%、22%。     

纳米几丁质制剂对麦蚜的毒力及防效测定

为明确纳米几丁质水悬浮液对麦蚜的防治效果,采用浸虫法测定了不同质量浓度纳米几丁质水悬浮液对3种麦蚜的毒力,采用连续浸液法测定纳米几丁质水悬液、纳米几丁质水悬液与10%吡虫啉WP3000倍液等体积混配液对3种麦蚜的杀虫效果。结果表明,纳米几丁质水悬浮液对麦长管蚜、麦二叉蚜和禾谷缢管蚜的LC50值分别为17.825、20.589、14.381 mg·L~(-1);40 mg·L~(-1)水悬浮液及混配液对3种麦蚜的48 h的杀虫效果分别为80.33%、80.33%、81.67%及96.72%、98.36%、96.67%;田间防效结果表明,纳米几丁质水悬浮液和混配制剂对防治麦蚜具有良好的速效性和持效性。由此推断,纳米几丁质水悬浮液和混合制剂可作为杀虫剂或辅助剂用于麦蚜防治。     

纳米纤维素制备优化及其形貌表征

通过硫酸水解微晶纤维素制备纳米纤维素,分析硫酸浓度、反应温度和水解时间对纳米纤维素得率的影响,采用正交实验优化了实验参数。用场发射环境扫描电镜(ESEM-FEG)和透射电镜(HR-TEM)表征了微晶纤维素与纳米纤维素的形貌,并对其尺寸分布进行了分析。结果表明,当硫酸浓度为56%,反应温度40℃,水解时间90min时,纳米纤维素得率最高,达55.40%;电镜观察纳米纤维素呈棒状,其尺寸较微晶纤维素明显减小,直径2-24nm,长度为50-450nm。     

碱预处理泥炭的条件优化

[目的]研究提高泥炭的生物可降解性预处理途径,为实现泥炭的高值转化提供参考依据.[方法]采用碱对泥炭进行预处理,DNS法测定泥炭处理液中的还原糖含量,通过单因素和正交试验考察碱浓度、处理温度、处理时间、固液质量比4个因素对碱预处理泥炭效果的影响,确定最佳预处理条件;同时对比预处理前后泥炭有机质组分的变化.[结果]碱预处理泥炭的最佳条件:在碱浓度4.5%、固液质量比1:12、处理温度90℃的条件下处理140 min,泥炭还原糖产出率为2.33%.碱预处理泥炭能够降解1.22%(绝对值,下同)纤维素、0.56%半纤维素和3.27%木质素,增加可溶性物质12.15%.[结论]优化后的碱预处理条件能部分降解泥炭的纤维素、半纤维素和木质素,增加可溶性物质含量,可在实际生产中推广应用.     

五节芒ISSR-PCR反应体系的优化

［目的］保护五节芒的种质资源并为其开发利用奠定基础。[方法]以五节芒DNA为材料,分析DNA浓度、Mg^2＋浓度、dNTP浓度、Taq DNA聚合酶的含量以及退火温度对ISSR-PCR扩增结果的影响。并通过单因子试验对ISSR-PCR反应体系进行优化。［结果］建立了五节芒ISSR-PCR的最佳体系：25 μl反应体系中10×PCR Buffer 2.5 μl、0.2 mmol/L 4×dNTP、1.5 mmol/L Mg^2＋、0.75 U Taq DNA聚合酶。PCR反应程序为94 ℃预变性5 min;94 ℃变性30s;51-53 ℃退火30 s,72 ℃延伸50 s,40个循环;72 ℃再延伸7 min。利用优化反应体系从100个ISSR通用引物中筛选出了11个稳定性高、重复性好的引物。［结论］这一优化体系的建立为今后利用ISSR标记技术研究五节芒遗传多样性奠定了基础。     

板栗淀粉糊流变性研究

对板栗淀粉糊的流变性测定和分析结果表明 :板栗淀粉糊属于非牛顿流体 ,在同一温度条件下 ,淀粉糊的剪切应力随剪切速率的增加而增大 ;在同一剪切速度下 ,剪切应力随温度的上升而下降。板栗淀粉糊的抗剪切能力优于木薯淀粉糊 ,低于玉米淀粉糊     

界面活性剂溶液内部结构和流变特性模拟

对在稳态剪切流下的一种稀疏界面活性剂溶液进行了布朗动力学数值模拟.棒状的界面活性剂胶束粒子被假定为由圆球线性连接而构成的刚性棒.本文引进了一种新的势作用模型来描述胶束粒子间的相互作用,利用Lennard-Jones势函数来描述棒端部球之间的相互作用,而采用软球势函数来描述棒内部球之间的相互作用.在低剪切率条件下,胶束粒子在端部相互连接而形成网状结构.随着剪切增大,网状构造遭到破坏,胶束粒子趋向与剪切流方向平行.这种溶液微结构随剪切率变化关系导致了溶液剪切粘度和第一正应力差系数的剪切稀化现象.此外,还考察了溶液浓度对剪切粘度和第一正应力差系数的影响.结果表明,剪切粘度和第一正应力差系数均随溶液粘度的增加而增加.     

五节芒茎秆微观构造及结晶度研究

 为更好地研究和利用五节芒Miscanthus floridulus茎秆,并为五节芒工业化利用奠定基础,研究了五节芒茎秆微观构造及茎秆去髓原料的纤维素相对结晶度。结果表明：五节芒茎秆皮部为茎秆最外层不含维管束的部分,木质部为皮部内圈维管束较多且紧密分布的部分,髓部为茎秆中部呈白色、含少量维管束的部分。茎秆表皮层由表皮膜、长细胞、短细胞和气孔器构成,长细胞长边边缘多呈锯齿形,且长、短细胞内含硅质。维管束由木质部、韧皮部、纤维细胞组成。原生木质部含环纹导管或螺纹导管。后生木质部的导管类型有网纹导管和孔纹导管。基本组织薄壁细胞主要特点是壁薄, 壁上有纹孔,且内含淀粉粒。五节芒去髓茎秆梢部纤维相对结晶度为43.21%,中部为42.08%,基部为44.49%,基本相似,没有表现出明显的规律性。图2 表1参15     

菌草作为生物质燃料的初步研究

以生长3个月、1 a、2 a的巨菌草、象草、芦竹、五节芒等4种菌草为材料,对其进行作为生物质燃料的工业分析和燃烧特性研究。结果表明:不同生长期菌草的干燥基灰分含量为5.85%-18.25%,挥发分含量为64.28%-75.79%,固定碳含量为15.70%-19.54%,全硫含量为0.12%-0.76%;干燥基高位发热量为14.67-18.49 MJ.kg-1,是原煤发热量的70.0%-88.3%,空干基高位发热量为14.27-18.20 MJ.kg-1,是原煤发热量的68.2%-86.9%;巨菌草、芦竹和五节芒不同生长期的干燥基挥发分含量、固定碳含量、发热量不同,且随着生长期延长呈先升后降趋势,生长1 a时达到最高,最适宜作为生物质燃料,4种菌草中,芦竹的发热量最高。菌草作为生物质燃料有潜在应用前景。     

芒属植物能源潜力评价体系的构建

【目的】芒属植物是目前国内外生物质能源领域的研究热点,在全球共有14个种,且具有种间杂交的特点。文章为建立芒属植物能源潜力评价体系,为从众多的芒属基因型中筛选优良种质和选育能源作物品种奠定基础。【方法】通过文献法、调研法和专家咨询法探讨了芒属植物作能源作物应用的相关性状指标。运用层次分析法,根据能源用途不同按发电、制乙醇、产沼气、制生物油等4类,分别从农艺、品质、抗逆性等3方面,选取干物质产量、冠层高、茎高、茎径、基部直径、分蘖数、叶茎比、枯黄性、落叶性、含水量、灰分含量、挥发分含量、固定碳含量、热值、纤维素含量、半纤维素含量、木质素含量、矿质元素含量、耐盐性、抗旱性、抗寒性、耐淹性、抗病虫性等23项指标来构建芒属能源植物评价指标体系,同时制定了性状测量标准和能源利用潜力指数计算法则。然后使用该体系对湖南农业大学芒属植物资源圃中B0340(芒)、A0504(五节芒)、A0123(荻)、A0118(南荻)、D0302(奇岗)5个典型的芒属种质代表进行了测量和评价示范。再将评价结果与现有文献中有关发电、制乙醇和产沼气的能源理论产率计算公式的计算结果予以比对。【结果】芒属植物能源利用潜力指数分成4级,分别为极宜(75—100分)、适宜(50—74分)、一般(25—49分)、不宜(0—24分)。示范评价结果显示:A0504(五节芒)发电得60.73分,制乙醇得60.14分,产沼气得60.27分,制生物油得57.19分;A0118(南荻)发电得64.32分,制乙醇得58.45分,产沼气得58.20分,制生物油得60.01分;D0302(奇岗)发电得54.06分,制生物油得50.33分。可知A0504、A0118、D0302为适宜的能源植物,发酵制乙醇和沼气最适用A0504为原料,燃烧发电和热裂解制油最适用A0118为原料。此结果与现有文献中有关发电、制乙醇和产沼气的能源理论产率计算公式的计算结果基本一致,且比能源理论产率计算公式更能真实反映实际生产情况。【结论】通过从农艺、品质、抗逆性等3方面构建的芒属植物能源潜力评价体系,能够在发电、制乙醇、产沼气和制生物油4类能源用途方面客观评价芒属植物的适用性,从而可用于其优良种质的筛选和新品种的选育。     

粉单竹纸浆材材性的地理变异

以8个产地的粉单竹群体为研究材料,对其纸浆材材质性状进行遗传变异分析,结果表明:粉单竹的纤维长度、纤维素、戊聚糖和1% NaOH抽出物含量在产地间存在极显著或显著差异.木素含量和纤维长度的绝对变化量很小,无选择意义;苯醇抽出物及灰分含量在个体间变化很大,可进行优良个体的选择;纤维素、戊聚糖含量和纤维长度的遗传力高,受遗传控制强;1% NaOH抽出物受中等强度遗传控制;木素、灰分含量和纤维长宽比受遗传控制最弱.纤维形态性状与化学成分之间无明显相关关系;戊聚糖含量和1% NaOH抽出物呈0.1水平显著正相关,纤维宽度与长度呈0.1水平显著负相关;纤维长宽比与纤维长度具有极显著正相关,而与宽度具有极显著负相关.纤维长度及纤维长宽比呈现纬度上从南到北(海拔上从低到高)逐渐减小的地理变异模式,灰分含量呈现随经度增加而增加的变化趋势.通过比较认为,广东怀集、广西南宁和广西桂林3个产地具有优良的纸浆材材质性状.     

鲜菌草与干菌草栽培的香菇品质比较

以鲜菌草五节芒和干菌草五节芒栽培香菇,比较鲜、干菌草两种培养料中,菌丝体的形态结构、子实体的生长情况及培养料的生物学效率,并测定鲜、干菌草栽培所得的香菇子实体中水分、粗脂肪、粗蛋白、氨基酸、灰分和总糖等营养成分的含量及重金属含量.结果表明:鲜、干菌草培养料中,香菇菌丝体的形态差异明显,子实体生长情况相似;鲜菌草培养料的生物学效率高于干菌草;鲜菌草栽培的香菇子实体中粗脂肪、粗蛋白、灰分和氨基酸等4种营养成分的含量略低于干菌草栽培的香菇子实体,前者的总糖含量高于后者,重金属含量均在国家规定的范围内.因此,使用鲜菌草五节芒栽培香菇是可行的.     

Imaging the microscopic structure of shear thinning and thickening colloidal suspensions

The viscosity of colloidal suspensions varies with shear rate, an important effect encountered in many natural and industrial processes. Although this non-Newtonian behavior is believed to arise from the arrangement of suspended particles and their mutual interactions, microscopic particle dynamics are difficult to measure. By combining fast confocal microscopy with simultaneous force measurements, we systematically investigate a suspension's structure as it transitions through regimes of different flow signatures. Our measurements of the microscopic single-particle dynamics show that shear thinning results from the decreased relative contribution of entropic forces and that shear thickening arises from particle clustering induced by hydrodynamic lubrication forces. This combination of techniques illustrates an approach that complements current methods for determining the microscopic origins of non-Newtonian flow behavior in complex fluids.