木质导热材料的导热性能及强化导热机理研究

为减少地热供暖过程中的能源损耗,提高传热效率,开展木质导热材料的强化导热机理及性能研究。该研究以木质材料为主要原料,碳素材料为导热材料,采用纳米发热技术和人造板制造技术相结合的工艺制备导热木质复合材料,重点研究木质导热材料的工艺优化,强化导热机理及材料导热性能。研究表明:1)当石墨填充量15%、石墨粒径2 500目、偶联剂为钛酸酯时制备的导热材料其各项力学性能指标均达到国标GB/T 11718—2009《中密度纤维板》的要求。2)最优工艺条件下材料的导热系数为0.266 W/(m·K),与普通木质复合材料的导热系数0.045 W/(m·K)相比,增大了约5倍左右。3)相同热流量的条件下,热量传递至普通木质材料表面温度为41.5℃;传递到导热材料温度为47.95℃。因此,导热材料较普通材料的导热性能有明显的提高。     

竹木复合材导热性能的研究

根据竹材和木材的组成结构,分析了木材和竹材自身及复合后材料的横向导热系数。研究发现,木材和竹材的导热系数与材料内部结构关系密切,自身结构的孔隙率越大,导热系数越小。针对不同的竹木复合材在厚度方向上的热传导性能不同,通过测量其导热系数、导温系数及比热,并与其它木材的导热性能相比较,分析了竹木复合材的导热性能以及结构对其导热性能的影响。试验发现,木质材料的导热性能与树种、内部结构、含水率等因素有直接关系。     

国内外木质环境学的研究概述*

亘古及今．木材以它独有的色、质、纹等特性受到人们的珍爱．并广泛地应用于建筑、家具、室内装修等生活环境之中。有关木质材料的各种特性与人及室内环境的关系的研究内容，归纳起来被称为木质环境学研究，木质环境学的研究工作有助于推动木材科学的研究向更细致的方向发展，促使木质材料的功能得到进一步发挥，将木质材料和人们生活更加紧密地联系在一起。目前国内外木质环境学的研究工作主要包括：对木质材料的感觉特性的研究；木质材料对环境物理条件的影响及可居住性的研究；由木质材料构成的室内居住环境对生物体的良性调节作用的研究。文中简要论述了上述3个部分的研究内容．并对未来木质环境学的研究方向作出了展望。     

木材导热系数的研究

本文运用非平衡态热力学线性理论分析了含水率在纤维饱和点以下木材的传热,结果表明木材中的水蒸汽和束缚水参与了传热,木材导热系数由传导导热系数与因水蒸汽和束缚水扩散产生的两个等效导热系数组成。推广Siau关于木材细胞的导热理论,依据水分吸附和扩散的原理,导出了木材弦向和径向导热系数计算公式,与已发表的36种气干材弦向实验值和23种气干材径向实验值符合较好。分析木材径向传热的方法也适用于木材纵向传热。     

气干材导热系数的温度特性

本文依据气体分子运动论与传热学的基本理论，在２０～１００℃温度范围内，讨论了气干材传热过程中，木材内部水分的蒸发与水蒸汽扩散的行为，研究了温度变化对气手材导热系数发生影响的规律．在理论分析与实验数据分析的基础上，推广和扩充以往关于气干材导热系数的讨论，提出了一个描述气干材导热系数温度特性的公式，计算结果与实验值比较符合     

木质复合材料与现有墙体材料传热物理性能的比较

采用热脉冲法测定木质复合材料的传热物理特性,并将其与现有墙体材料比较。分析可知：木质复合材料的热导率远小于现有墙体材料,是一种优良的保温材料。     

中密度纤维板导热系数的测定

论述了中密度纤维板导热系数的防护热板法测试原理、方法及其与温度的关系；并就测试误差作了讨论分析。得出用此法及装置的测试误差为±２％左右。此法同时适用于测试其它木质、非木质的均质板状材料。     

扫描热显微镜技术在生物质微观特性研究中的应用

为了探讨生物质材料微观导热性能,以红橡和稻草为研究对象,使用扫描热显微镜技术(SThM)研究2种生物质材料细胞壁层级的微观传热特性及微观结构特性。研究结果表明,SThM的热传导模式可以对生物质细胞结构进行较好的扫描成像,2种生物质细胞壁在横切面的导热特性近似,即细胞壁的胞间层(CML)导热性能明显低于S2层导热性能,电流值相差1μA左右。     

木质居室环境对哺乳动物一些生理指标的影响

用木材与木质材料组成的内装环境不但对居室的温度、湿度有调节作用,而且对动物体的生长、发育有一定的影响,这就是木材独有的环境学调节特性。近年来,中国台湾、日本和国内等学者相继开展了这方面的研究工作。王松永等(1997)、WangSongyong等(1994a ;1994b)对木质内装材料的房     

路面材料导热系数ASU圆柱体试样测试法改进

导热系数是路面材料关键的热物理参数之一,由于路面材料的多相性,现有试验方法在试件制备、测试可操作性等方面仍存在一定的不足。笔者在原ASU圆柱试样法的基础上提出了改进ASU圆柱试样法,改进方法包括采用更符合现场采样的圆柱体试样,减小试样中心导热孔以缩短试样达到温度稳定状态时间,利用外侧橡胶护圈固定表面数据采集热电偶,以及在中心孔填充试验砂等措施,以进一步提高导热系数试验结果的准确性和可操作性。分别采用改进ASU圆柱试样法和原ASU圆柱试样法对已知导热系数的超高分子量聚乙烯材料、美国4个不同州的沥青混凝土和水泥混凝土的导热系数进行了研究。结果表明,通过改进试验设备、采用湿润的有机砂填充试样中心孔洞能够有效降低试验中温度损失,提高温度数据读取的精确性,改进ASU圆柱试样法在试验可操作性、可重复性、用时以及试验结果准确度等方面均得到进一步优化,能够更好地用于沥青混凝土和水泥混凝土路面材料导热系数测量。     

木材横纹导热系数的类比法研究

分析导热与导电间某些属性的相似性 ,应用类比法推出导热系数具有导电系数的某些属性 ,可用导电系数类似的定义式定义导热系数 ,即木材导热系数等于木材单位长度单位截面的热阻的倒数。根据木材微观细胞形态 ,选用圆柱形模型推导木材横纹导热系数的理论计算式。应用该公式计算 2 0种木材的横纹导热系数 ,理论值的最大误差 14 1% ,平均误差 7% ,理论值与试验值较为吻合 ,为理论研究木材热学性质提供一种可适用的方法。     

木材弦向导热系数的理论表达式

分析木材细胞结构形态,以长匣子形作为木材细胞模型,根据材料导热与导电规律的相似性,应用类比推理方法,从欧姆电阻定律推出材料导热的热阻公式;依据该细胞模型和热阻公式推导木材弦向导热系数的理论表达式,从而揭示木材弦向导热系数是木材孔隙率的函数。孔隙率越大的木材,导热系数越小,并实际计算了24种木材的弦向导热系数,与试验值比较,理论值的最大误差12.6%,平均误差小于6.4%。     

利用神经网络预测木材径向导热系数

利用神经网络所具有的输入-输出之间的高度非线性映射关系,给出一种利用BP神经网络模型预测木材径向导热系数的方法.为了提高网络模型的泛化能力,采用规则化调整的方法.仿真结果表明:利用文中所提出的神经网络模型能够较准确、快速地预测木材径向导热系数的变化,其精度高于推导出的木材径向导热系数的理论公式.     

木质地热地板导热效能影响因素研究

为探讨不同结构型式、厚度、密度和含水率的地板对导热效能的影响,揭示影响木质地热地板导热效能的因素及规律,进而为地采暖环境下如何选用木质地热地板提供科学指导,本文通过对5种类型12款地板的导热效能指标进行测试,其结果表明:5种结构型式地板导热效能依次是:浸渍纸层压木质地板>实木地板>三层实木复合地板>多层实木复合地板>框架式实木复合地板;地板导热效能随着地板厚度的增加而降低;地板密度越大导热效能越大;地板导热效能随着含水率的升高而降低。     

Brief report on theoretical research upon wood thermal property

lntroductionThermaIpropertiesofwoodsuchasspecificheat,thermalconductivityandsoonareparameterswhichisrequiredinscientificresearchandheattreatmentofwood.BecausewoodisakindofnaturaIpolymerorganismwhosechemicaleIementandmicrostruc-tureareverycomplicated,it'sverydif=ficulttostudyitsthermaIpropeFtytheoreticalIy,therefOre,foraImostonecentury,itwasbymeansofexperimentthatthescientistsathomeandabroadstudiedthethermalpropertyofwooddirectIy(Dunlap19121KotImann1968,Cheng1985,Gao1985,Zhang1986)Buttheq…     

Thermal constants of wood during the heating process measured with the laser flash method

The thermal diffusivity, specific heat, and thermal conductivity of 13 species of wood were measured by means of the laser flash method to investigate the thermal properties of wood during the heating process. The temperature ranged from room temperature to 270°C in air or under vacuum. The thermal diffusivity varied little during the heating process up to 240°C. The values in air were larger than those under vacuum. There was a linear relation between the specific heat and the ambient temperature, and the specific heat under vacuum was larger than that in air at high temperature. The thermal conductivity increased with density and the ambient temperature. To discuss the effects of the atmospheric conditions on the thermal constants of wood, a theoretical model of thermal conductivity was proposed and its validity examined, where the wood was assumed to be a uniformly distributed material composed of cell walls and air.Part of this paper was presented at the 47th annual meeting of Japan Wood Research Society at Kochi, April 1997     

利用热压还原法制备3D-W/rGO导电材料

利用木材天然多孔的网状结构及富含活性基团羟基和羧基的特性,通过冷热水循环结合冷冻处理的方式,提高了木材的渗透性;利用脉冲式真空浸渍法将氧化石墨烯(GO)与木材充分结合,再使用热压法将木材内部的GO还原,使木材具有三维导电性能。结果表明:当GO质量浓度为3 mg/m L,压缩率为45%,热压温度为220℃,热压时间为45 min时,木材/石墨烯三维导电材料(3D-W/r GO)性能最佳,纵向、径向和弦向体阻率分别为3.0×10²,7.0×10²和3.9×10³Ω·cm。对3D-W/r GO的形貌、结构和性能进行研究,激光共聚焦显微镜和扫描电子显微镜分析结果表明,还原性氧化石墨烯(r GO)在木材管道中均匀分布;X射线光电子能谱和傅里叶红外光谱表明,GO以酯键和氢键的形式与木材紧密结合,且r GO在木材机体中的还原程度较大;X射线衍射光谱分析显示,材料结晶度数值减小;综合热分析表明,材料的热稳定性有所提高。和木材相比,3D-W/r GO的力学性能及尺寸稳定性均有明显提升,是一种极具前景的导电材料。     

复配改性动物蛋白对泡沫混凝土性能的影响

利用双掺离子型表面活性剂改性动物蛋白发泡剂母液制备了导热系数优良的超高性能泡沫混凝土。实验结果表明:制备干密度为700 kg/m 3的泡沫混凝土,双掺LAS和K12两种离子型表面活性剂的浓度都为1.0 g/L时,制取的泡沫稳定性最佳,制备的泡沫混凝土试件导热系数平均值为0.1583 W/(m·K),此时的保温隔热效果最佳。     

A note on the relationship between electrical properties and thermal conductivity of woods

Summary Wood thermal conductivities (from the literature) are directly related to the electrical properties of the same species (measured by the author) in the density range occurring in nature.The correlation coefficient between permittivity and conductivity was found to be higher than that between conductivity and density for various species of wood. Variation in the chemical components of woods results in variation in the thermal conductivities of woods.The author wishes to thank Dr. M. N. Carroll and Mr. D. G. Miller of this Laboratory for profitable discussions.