木陶瓷的制造(Ⅰ)——实木陶瓷

以大青杨（Populus ussuriensis)木材为原料，浸渍酚醛树脂后经800℃隔氧烧结，制得实木陶瓷，分析了样品在质量和体积上的变化。研究发现，试样经过高温烧结后，相对酚醛树脂处理前，后绝干试样的炭得率，体积剩余及木陶瓷产品密度与树脂质量分数呈正相关，树脂处理使木材样品炭化时弦、径、纵向收缩差异减小。     

采用支持向量机算法对金刚石锯片锯切木材表面粗糙度的预测

为了更准确预测木材切削加工后木材表面粗糙度,通过金刚石(PCD)锯片锯切木材试验获得不同锯切转速、进给速度、锯切厚度、木材密度时的木材表面粗糙度测量值,采用支持向量机(SVM)算法建立相应的表面粗糙度预测模型,引入网格搜索法对SVM模型参数进行优化,分析参数选取及优化对木材表面粗糙度模型精度的影响。结果表明:采用PCD锯片锯切木材时,3种影响因素对木材表面粗糙度的影响程度,由大到小依次为锯片转速、锯切厚度、进给速度,且表面粗糙度值随着锯片转速的增大而降低,随着进给速度和锯切厚度的变大而增加。参数优化后的木材表面粗糙度预测模型,更能实现木材表面粗糙度的精准预测。     

用原子力显微镜测试苹果果皮超微结构

详细描述了原子力显微镜(AFM)的基本工作原理,利用原子力显微镜测试苹果果皮样品在不同时 间段的超微结构,分析其粗糙度的变化,并对AFM在果皮结构分析的前景进行了展望。     

热处理复合硅乳液浸渍杨木表面疏水性的研究

以微、纳米二氧化硅和硅油(羟基硅油和含氢硅油)为主要原料,经高压均质制备了二氧化硅/硅油复合乳液(CSE),稀释后与催化剂混合,经真空-加压浸渍后联合180 ℃热处理改性东北青杨边材,构建疏水表面。测试并分析了改性材表面的接触角、滚动角、表面粗糙度,并采用场发射扫描电子显微镜-X射线能量色散谱仪和原子力显微镜观察改性材表面的微观形态并对细胞壁中的元素分布进行了检测。结果表明:1)2.7%CSE/热改性材的3个切面上的水分接触角和滚动角均达到了超疏水性的要求,随着CSE质量分数的进一步增加,改性材表面的疏水性呈递减趋势;2)与高质量分数的复合硅乳液相比,2.7%CSE/热改性材的3个切面的各项粗糙度与荷叶表面粗糙度最接近,单独依靠木材表面或硅树脂膜自身的粗糙度均无法模拟出与荷叶表面相似的粗糙度;3)改性材表面生成了和荷叶表面乳突相类似的新纳米、微米两级复合乳突;4)复合硅乳液中的Si元素渗入了木材细胞壁,且在木材表面有大量沉积。      

计算机控制激光在线检测木材表面粗糙度

为了高效、快速地在线检测木材表面粗糙度,提高木材加工的生产效率和产品质量,研究设计了计算机控制激光传感器系统.利用该系统对木材表面粗糙度进行在线检测,并对试验测试数据进行了分析,表明该系统对木材表面粗糙度的检测结果准确.     

毛竹材对酚醛树脂渗透性能的研究

将毛竹进行漂白和炭化处理,分别对原竹、漂白竹和炭化竹进行酚醛树脂浸渍试验,观察浸渍前其结构特征,测定浸渍质量,分析经过不同处理后毛竹材对酚醛树脂的渗透性能。结果表明,经过炭化处理的竹片对酚醛树脂的渗透性能显著提高,竹片厚度越薄,其渗透性能越好。分析比较毛竹浸渍前后的结构差异,探索竹材对酚醛树脂的渗透机理,为竹质特种胶合板生产提供理论依据。     

WMC热稳定性的初步研究

为了了解木材-蒙脱土复合材料的热稳定性,本文利用热分析方法对木材、木材-酚醛树脂复合材料、木材-蒙脱土复合材料进行了对比分析。结果发现,木材-酚醛树脂复合材料的急剧失重起始温度明显比木材低,而木材-蒙脱土复合材料的急剧失重起始温度与木材相当。但复合材料的失重率比木材明显小,残余物比率也明显高于木材。复合材料难燃烧成分增加,炭化分解困难,热稳定性高。     

木质素磺酸钠取代苯酚改性辐射松木材

用不同质量的木质素磺酸钠取代酚醛树脂中的苯酚,制得取代苯酚比例分别为5%、33%、50%、75%和100%的改性酚醛树脂。通过减压浸渍法用未改性酚醛树脂和改性酚醛树脂改性辐射松木材,并对其形貌和热性质进行对比研究。红外表征指出,木质素磺酸钠取代苯酚制得的改性酚醛树脂的特征峰与未改性酚醛树脂相同,表明改性酚醛树脂的合成获得成功。改性木材质量增加率的分析结果表明:木质素磺酸钠取代比例为75%时,木材质量增加率最大。扫描电镜的形貌结果,也证实了改性酚醛树脂已浸入到木材当中。热分析表明,5%和75%木质素磺酸钠取代的改性酚醛树脂的渗入,促进了辐射松木材炭化反应的发生,大幅提高了辐射松木材的剩炭率。     

砂磨提高胶结强度的机理

为探查和充实无胶胶合理论,本试验采用浸液高度法测定了砂磨和未经砂磨的椴木单板表面润湿性,并借助木质材料表面粗糙度测定仪和电子自旋共振波谱仪探讨了砂磨对木材界面特性的影响及其提高胶结强度的机理。由试验结果表明,椴木单板经砂磨后,其表面润湿性提高;表面粗糙度降低;砂磨时由于机械应力的作用,使木材表面的聚合物分子降解产生机械自由基。这些自由基参与界面胶结反应。总之,砂磨能改善木材的表面润湿性、表面形态和表面化学特性。这些表面性状的变化均有利于提高界面胶结强度。     

木材表面粗糙度的分析

该文采用探针法测定水曲柳、毛白杨和杉木不同加工表面的粗糙度,分析了影响木材表面粗糙度的因素. 并采用心理分析方法讨论了木材表面的粗糙感,以及触觉心理量与视觉心理量的关系. 为获得不同树种、切削加工方式、切面对木材工件表面粗糙度的影响,该实验分别选择了锯切、铣削、刨切和磨削加工的木材工件表面进行表面的粗糙度和粗糙感触觉心理量、视觉心理量的测量. 研究结果表明,树种、切削方式、切面和木材的表面组织构造会影响木材的表面粗糙度;表面粗糙度值因为加工方法不同而不同,随着加工精度的提高而降低. 水曲柳、毛白杨和杉木表面粗糙感的触觉心理量与视觉心理量呈正相关,针叶材表面粗糙感的触觉心理量与视觉心理量的相关性比阔叶材的大.       

压缩炭化杨木的微观结构与化学成分

研究压缩、炭化过程中木材结构与化学成分的变化对压缩炭化木的应用有重要意义。利用扫描电镜、扫描电镜X射线能谱和红外光谱分析研究了杨木经压缩、炭化的微观结构和木材的化学成分变化。研究发现：意杨Populuse euratnericoIta经过压缩、炭化后,细胞腔变小,胞壁距离减小,胞壁距离最大分别缩小56．94％和53．34％,但细胞壁本身仍然保持了其完整性：心边材各元素的变化趋势一致,炭元素上升,氧元素下降,以边材为例,素材O／C为1．76,压缩、炭化处理后分别为1．65,1．45;杨木在热压和高温炭化过程中,纤维素的降解,使C—H伸缩振动吸收峰强度下降．并发生了一定的位移,半纤维素降解使C-0伸缩振动吸收峰强度降低。木质素苯环和酚醚键C-0-C的伸缩振动吸收峰的变化说明木质素也发生了化学反应．炭化后的心材在波数2853cm。附近出现了明显的振动．说明木材内部复杂的化学反应产生了新的化学基团。图9表1参15     

棉秆炭对灰漠土活性有机碳氮的影响

【目的】研究棉秆炭炭化条件对灰漠土土壤基本理化性质和活性有机碳氮的影响,为西北干旱区棉花秸秆生物炭在灰漠土土壤上改良和应用提供理论依据。【方法】采用室内恒温培养法,研究棉秆炭定量施入对灰漠土土壤基本理化性质和活性有机碳氮的影响。【结果】添加棉秆炭提高了土壤pH值、电导率和有机碳含量,相比CK处理分别提高了1.48%~2.65%、25.62%~39.61%和54.99%~213.09%;T₄H₀、T₄H₄、T₆H₀、T₆H₂和T₆H₄ 处理土壤微生物量氮较CK处理含量增加了67.73%、9.38%、95.49%、5.21%和6.90%,添加棉秆炭降低了土壤微生物量碳和CEC(T₄H₀除外)27.89%~49.50%和0.08%~5.12%,T₄H₁、T₆H₁、T₆H₄处理提高土壤可溶性有机碳总含量,其他处理降低了土壤可溶性有机碳总含量;随着炭化温度和炭化时间的增长,土壤pH值增加。炭化时间一致,炭化温度升高,降低土壤CEC、有机碳含量,提高土壤微生物量氮、可溶性有机碳含量,炭化处理间炭化时间过短或长(0.5、4 h)提高土壤微生物量碳。炭化温度高时(600℃),炭化时间影响土壤pH值和有机碳含量。【结论】低温短时间(450℃,1 h)制备的棉秆炭对灰漠土理化性质和活性有机碳氮变化影响较好,是较适宜的炭化处理。     

炭化条件对猪粪水热炭主要营养成分的影响

以猪粪为原料,采用水热炭化法将猪粪转化为水热炭。考察了炭化温度（160,180,200,220和240 ℃）,炭化时间（1,5,8 h）和原料含水率（70%,75%,80%）等条件对水热炭中主要营养成分及其回收率的影响。结果表明:猪粪水热炭中营养成分质量分数较高,其中有机碳质量分数为232.0~328.0 g·kg-1,总氮为25.2~31.8 g·kg-1,磷全量为21.5~30.6 g·kg-1,钾全量为3.4~12.5 g·kg-1。当炭化温度从160 ℃升到240 ℃,水热炭中氮和有机碳回收率均降低,其中氮从66.29%降到41.95%,有机碳从49.61%降到29.07%。钾质量分数降低最大,为7.5 g·kg-1;磷质量分数升高了7.7 g·kg-1,但磷回收率几乎不变。炭化时间和原料含水率对水热炭的主要营养成分质量分数的影响较小,影响趋势与炭化温度相似。因此,炭化温度是影响水热炭成分质量分数的主要因素。     

碳化温度对2种畜禽粪便水热炭热重特性的影响

[目的]考察碳化温度对水热炭热解特性的影响。[方法]采用热重法对不同碳化温度下的猪粪和牛粪水热炭的热解特性及反应动力学进行研究。[结果]水热碳化温度达到180℃时,猪粪水热炭热解DTG曲线出现2个峰,特性参数也发生显著变化,且180℃的猪粪水热炭的热解残留率最低。猪粪水热炭热解反应活化能(E)和指前因子(A)均随水热碳化温度的升高而降低,牛粪水热炭热解特性参数和动力学方程中的E和A随碳化温度的增大而增大。[结论]该研究可为猪粪水热炭的制备条件化及应用提供科学依据。     

不同生物质原料水热生物炭特性的研究

以木屑、小麦秸秆和玉米秸秆为原料,采用水热法制备生物炭,研究不同生物质水热生物炭特性,分析了水热生物炭的产率、元素组成、表面特性、多环芳烃含量及表面官能团的变化。结果表明:以木屑为原料制备的水热生物炭产率最高(54.66%),C含量(52.59%)较水热小麦和玉米秸秆生物炭(分别为43.73%和43.93%)高,但O含量(41.56%)明显低于水热小麦和玉米秸秆生物炭(分别为49.94%和50.95%)。扫描电镜显示水热木屑生物炭表面光滑,孔状结构较多且排列整齐,水热小麦生物炭表面粗糙孔隙较少,而水热玉米生物炭孔隙结构不明显。傅里叶红外光谱分析显示原料经水热炭化后官能团种类差异不大,但相对含量发生了变化:水热小麦和玉米秸秆生物炭有机官能团含量相对增加,而无机矿物(如SiO2)含量略有减少;水热木屑生物炭有机官能团和无机矿物的含量均明显增加。采用气质联用仪(GC-MS)分析水热生物炭多环芳烃含量,结果表明三种水热生物炭总多环芳烃含量依次为水热小麦秸秆生物炭水热木屑生物炭水热玉米秸秆生物炭,并以菲和萘为主。     

闷烧热解及间接加热直立移动床生物质炭化设备设计研究

我国秸秆资源丰富,但是焚烧秸秆现象严重,不仅浪费资源,而且带来一系列的环境问题。为此,以粉碎的生物质颗粒料为炭化原料,创新采用分步加热炭化的工艺路线,设计了一种直立式移动床生物质炭化设备。该设备采用闷烧热解以及间接加热的方式为生物质炭化提供热量,并利用绞龙、旋转炉篦等结构实现了生物质的连续炭化。详细介绍了该设备从整体到局部的设计流程,并对其重要参数的选择做了详细分析,同时针对重要结构进行强度分析。在设备的加工制造及组装过程中,发现该试制设备设计良好、装配方便、运行平稳,模块化设计便于安装和后期维护。以谷壳为炭化原材料,进行了功能性试验,谷壳炭化效果良好,表明其工艺路线设计较为合理。该设备结构合理、操作方便、可实现连续化生产,具有一定的市场前景。     

氢氧化钠法稻壳基活性炭制备及表征

[目的]研究利用稻壳为原料来制备活性炭的新工艺,提高稻壳利用率和减少环境污染。[方法]以长沙市郊的普通稻壳为试验原料,将稻壳洗净、晒干、粉碎和炭化,冷却后研磨,将其与NaOH混合进行活化,并用扫描电镜和X射线光谱仪对其形态和晶体结构进行表征。同时对炭化温度、炭化时间、碱炭比、活化温度和活化时间对活性炭的吸附性能的影响进行研究。[结果]稻壳内固定碳含量为18%,炭化温度为400℃时的碘吸附值最大,活化温度和时间分别为750℃和1h时,制得的活性炭的吸附性能最好。[结论]利用稻壳为原料,NaOH为活化剂来制备活性炭,方法简便、实用,可以被广泛推广。     

可见/近红外光谱技术识别树叶树种的研究

探索使用可见/近红外光谱技术识别树叶树种的可行性,为野外可见/近红外光谱技术用于树种识别提供方法。本试验识别了9个树种,测试了光谱预处理方法、识别方法对可见/近红外光谱识别的准确率的影响。对9种阔叶树种共46棵树,分别采用距离法和PLS-DA建立识别模型,比较不同波段和导数预处理方法对模型预测效果的影响。结果表明,使用距离法对原始光谱进行识别时,识别准确率<50%,不能够有效识别树叶树种。使用距离法对预处理后的光谱进行识别时,识别准确率为近红外350～2 500nm(99.16%)>350～1 000nm(88.05%)>1 000～2 500nm(81.24%),且任意单个树种的识别准确率都>98%,能够有效识别树叶树种。使用偏最小二乘法(PLS-DA)结合单列识别变量矩阵时,识别准确率高达100%,识别模型的相关系数为0.993 6,RMSEC为0.120,RMSEP为0.144,但只能成功识别4种树叶树种,当树叶种数>4时,预测模型的识别准确率陡降。使用偏最小二乘法(PLS-DA)结合多列识别变量矩阵对9种树叶的识别准确率高达99.58%,识别模型的相关系数为0.888 6～0.956 9,RMSEC为0.084 5～0.15,RMSEP为0.088 7～0.155。本试验为可见/近红外光谱技术快速识别树种提供了一种新的方法和思路。     

炭化温度对木材液化物碳纤维原丝微结构的影响

为了扩大木材的应用领域和降低碳纤维的成本,以木材液化物为原料,加入六次甲基四胺熔融纺丝,经甲醛和盐酸溶液固化处理后获得木材液化物碳纤维原丝,利用IR、XRD、拉曼光谱分析仪等初步揭示了木材液化物碳纤维原丝在炭化过程中微结构的变化。结果表明:炭化温度400℃以上,木材液化物原丝中出现了较明显的（100）衍射峰;炭化温度500℃以上在1 360 cm -1处附近出现D峰、1 595 cm -1处附近出现G峰;随炭化温度的提高,原丝内部微观结构逐步趋于有序化;炭化过程中,原丝分别在500和800℃时结构发生了两次大的改变,但代表芳环骨架振动的1 632、1454 cm-1处吸收峰在整个炭化过程中依然存在,表明木材液化物原丝是一种难石墨化的高分子材料。      

基于连续小波变换的蒺藜植被覆盖度预测

植被覆盖度是评价土地是否荒漠化最有效的指标之一,也是植被监测的重要指标。通过高光谱估算植被覆盖度,可以为植被监测提供重要依据。以半干旱区托克托县的固沙植被蒺藜（Tribulus terrestris L.）为研究对象,分析了不同植被覆盖度光谱曲线特征的变化情况;提取两波段原始光谱植被指数并与植被覆盖度之间的相关性,选取最优波段组合;利用连续小波变换（continuous wavelet transform,CWT）对植被光谱反射率进行不同尺度分解,提取出不同分解尺度的最优波段;采用偏最小二乘法（partial least square,PLSR）和支持向量机（support vector machine,SVM）两种方法,以不同自变量建立植被覆盖度估算模型。结果表明：①原始光谱植被指数与植被覆盖度呈显著相关,相关系数均在0.55以上,最优波段组合为DI（2 260 nm,2 210 nm）、RI（1 410 nm,660 nm）、NI（1 470 nm,670 nm）、RDVI（1 770 nm,670 nm）、MSR（1 410 nm,660 nm）;②小波系数也与植被覆盖度之间有良好的相关性,原始光谱中1~10尺度对应的相关系数均在0.72以上,在波段630 nm处第6分解尺度中,相关性最大为0.788 9;一阶微分光谱提取的小波系数与植被覆盖度的最大相关性为0.806 9;二阶微分光谱中1~10尺度小波系数与植被覆盖度的相关性均在0.6以上,其中最大相关性为0.781 8;③以原始光谱植被指数与不同导数变换的CWT提取的小波系数为自变量建立的模型中,输入量为二阶微分小波系数的PLSR模型精度最高,模型最稳定,R²为0.905 9,RMSE为0.035 6,这表明经过CWT算法处理后,可以提高光谱的特征信息,为植被覆盖度的估算反演提供技术方法。