木基金属功能复合材料研究进展

为弥补木材固有的缺陷,改变木材物理、力学、化学性质和构造特征,对木材功能改性的研究从未间断过,从最初的木材塑合技术、浸渍技术、乙酰化技术、热处理技术、压缩和弯曲技术、漂白和染色技术等,到现在较为先进的微波处理技术,均极大地推动了木材科学的发展。随着对木材基本物化性能研究的逐步深入,新型木基复合材料也应运而生,如木基金属功能复合材料,其赋予木材新的电磁屏蔽、导热和导电等功能。根据木基金属复合材料的功能特性,可将其分为3类:电磁屏蔽木材、金属化木材和浸透型磁性木材。电磁屏蔽木材主要用于有射线辐射空间的地板、棚板、壁板等,其制备方法主要有化学镀金属和胶合金属两种,化学镀金属是通过化学的方法使木材表面金属化,胶合金属是通过胶黏剂将金属材料与木材相结合,这两种方法均能提高木材的电磁屏蔽效能,可以减少电磁辐射对人体的伤害。金属化木材是将低熔点合金以熔融状态浸透到木材细胞中并冷却固化后形成的复合材料,熔融状态的金属以木材导管为载体,使复合材料的压缩强度、硬度、导热性、导电性、耐磨性、冲击韧性等大幅度提高,可作导热木材用于地热采暖领域。浸透型磁性木材是在一定的压力下使磁流体浸透到木材内,从而制得带有磁性的木材,可用在磁记录、记忆、电磁转换、屏蔽、防护、医疗和生物技术、分离纯化等诸多领域。目前,木基金属功能复合材料的研究主要集中在木材表面化学镀上,此种制备方法金属只能覆盖在木材表面,而不能浸透到木材内部。金属化木材可以使金属浸透到木材中,但现有研究所用的基材没有经过处理,金属的渗透性不高,如何改善基材,最大限度发挥金属化木材的优异性能,进一步推动木基金属功能复合材料的应用范围,将是下一步研究的重点。本文对3种不同功能复合材料（电磁屏蔽木材、金属化木材和浸透型磁性木材）的研究现状进行概述,同时提出木基金属功能复合材料现有研究中的不足,并展望金属化木材在更多领域的应用和发展前景。      

填缝型微波膨化木基金属复合材料制备及其性能表征

  目的  以高能微波处理后的木材增值利用为研究目标,制备填缝型微波膨化木基金属复合材料（WMC）,为微波处理人工林实木增值利用提供参考。  方法  采用抽真空浸渍方法,以锡铋低熔点合金和辐射松微波膨化木为原料,制备填缝型WMC,通过扫描电镜、能谱分析、计算机层析成像、动态热机械分析、热重分析、差示扫描量热分析、X射线衍射分析、红外光谱等测试技术,表征和分析WMC的微观形貌、热稳定性、表面接触角等性能。  结果  锡铋合金填充在微波膨化木的缝隙处,与木材形成“机械互锁”方式的啮合结构,使其在缝隙处紧密结合,提高了界面结合强度。WMC中锡和铋的质量分数分别为25.97%和31.13%,计算机层析扫描图像重构了锡铋合金在WMC中的空间分布位置,实现了WMC可视化的三维渲染,展示了其独特的纹理。WMC与基材相比具有更高的贮存模量、损耗模量和残炭量,热稳定性得到提高。WMC未出现新的酯类、醚类等官能团特征峰,晶体结构未受到破坏,结晶度呈现上升趋势,由基材的25.9%增加至38.6%。60 s时接触角比基材提高了172%,疏水性显著提高。  结论  本研究制备了填缝型微波膨化木基金属复合材料,观察与模拟了锡铋合金在微波膨化木中的分布,表征了其热稳定性与表面接触角等性能,为基于高能微波处理木材研制新型木质产品提供了新思路。      

桦木单板-金属铜网复合材料声学振动性能研究

【目的】传统实木乐器音板的选材和用材都十分严格，然而当下我国优质木材资源紧缺，资源需求压力较大，开发可用作乐器音板的复合材料是缓解木材需求压力的有效途径。【方法】试验制备了双层、5层桦木单板分别与金属铜网复合的两种厚度复合材料。在分析复合材料尺寸稳定性的基础上，利用双通道快速傅里叶变换频谱分析仪测试其声学振动性能，研究桦木单板铺装方向、金属铜网添加位置与添加层数对声学振动性能的影响，并采用综合评分法比较了复合材料与西加云杉的声学性能。【结果】加入金属网后制备的双层、5层桦木单板复合材料的抗湿胀系数最高分别为80.00%与88.09%，胶合界面的增加提升了复合材料的抗湿胀系数。桦木单板铺装方向影响复合材料的E_L/E_R值，以单板纹理平行铺装的双层单板复合材料E_L/E_R值为29.09，以单板纹理交错铺装的双层单板复合材料E_L/E_R值为0.99。加入2层金属铜网的5层复合材料，具有接近西加云杉的振动效率品质和更为优秀的音色，其抗湿涨系数平均值达到87.61%、纵向...     

杨木单板/铜复合电磁屏蔽材料的制备及性能研究

为了提高木材-金属铜复合材料的电学性能,本试验以杨木旋切单板为基材,利用化学镀技术,在经过精细化预处理的杨木单板表面沉积金属铜单质。主要研究了化学镀液pH值、镀液各组分相对浓度和镀液温度对于铜单质沉积量和杨木单板表面导电性能的关系,确定了理想的的化学镀铜工艺,研究了复合材料的电磁屏蔽性能。     

响应面法优化木材表面连续化学镀铜/镍工艺

为了探究木材表面化学镀的影响因素,先对杨木单板进行连续化学镀铜,再连续化学镀镍,进而制备理想木基金属复合材料。在单因素试验的基础上,以镀层粗糙程度为指标,采用响应面法优化化学镀的工艺条件。结果表明:单次化学镀镍时间为20 min、化学镀镍4次,化学镀铜3次时,木材表面所得Cu/Ni镀层表面线粗糙度Ra为4.091μm。分析结果验证了利用响应面法分析结果可靠,获得了木材表面复合镀层粗糙程度的理想制备工艺条件。     

木材纤维/铜纤维复合中密度纤维板

试验分析了铜纤维的施加比例对木材纤维／铜纤维复合中密度纤维板物理力学性能和电磁屏蔽效能的影响。结果表明，铜纤维的施加比例对复合中密度纤维板的力学性能影响显著，在木材纤维／铜纤维混合原料中施加一定量的异氰酸酯胶，可显著改善复合中密度纤维板的胶合性能，其胶合强度可以达到国家标准的要求。铜纤维施加比例对复合中密度纤维板的电磁屏蔽效能影响显著，铜纤维在中密度纤维板中的复合位置对电磁屏蔽效能影响较显著，当中密度纤维板双表面复合铜纤维且施加比例为3时其电磁屏蔽效能可达到60dB以上。     

木材磁控溅射镀膜金属试验

通过对木材进行封闭处理,在木材表面进行真空磁控溅射镀膜金属试验,在保持木材本身天然特性的同时,使其具有抗电磁辐射功能。对桐木胶合板进行单侧面和双侧面镀铜、铝膜试验,测试其电磁屏蔽效能。结果表明:三聚氰胺甲醛树脂与硅烷偶联剂混合物质对木材进行封闭,真空室的真空度10-2~10-4MPa,靶材温度为200℃,溅射时间为90s的工艺参数理想,获得的薄膜厚度为30μm,木材表层镀铜或是镀铝,双侧镀还是单侧镀,在30MHz~1.5GHZ频段之间,电磁屏蔽效能都能达到30dB以上,满足电磁屏蔽要求。双侧面的效果大于单侧面的效果,镀铜的效果大于镀铝的效果。     

木材-石墨烯复合材料的制备及其三维导电性能

通过脉冲式真空浸渍的方法将氧化石墨烯(GO)与北京杨(Populus beijingensis)进行有机结合,制备木材-石墨烯三维导电材料;测试分析了制备材料的导电、电磁屏蔽、吸波的性能,从多角度表征材料的导电机理。结果表明：当氧化石墨烯质量浓度为4 g/L、炭化温度为750℃、炭化时间为30 min时,制备的木基石墨烯导电材料的三维各向异性导电性能最好,其纵向、弦向、径向的体积电阻率分别为0.641、2.153、2.932Ω·cm;此工艺条件时,木基石墨烯导电材料的电磁屏蔽效能达到40 dB、吸波强度达到-12 dB。材料的结构形貌表征结果表明,与同等条件炭化木材相比,木基石墨烯复合材料的碳氧质量分数比(w(C)∶w(O))显著提高,碳层排列有序;氧化石墨烯与木材结合程度较好;材料的热稳定性提高。说明氧化石墨烯在木材机体内部被充分还原为具有导电性能的还原氧化石墨烯,材料具有良好的导电性。     

梯形板胶合木的制造方法

胶合木，也被称为集成材，是一种质量比高、外形美观、可拆卸性好的技术复合材料，是一种常见的木质建筑材料。胶合材借助各种工具制成梯形板胶合木，极大的解决了木材质量差的问题，保持了木材的质感，克服了寻常木材在使用过程中容易变形、开裂等缺陷。梯形胶合板的主要优点是提高了木材的利用率，强度性能好，材料均匀。     

木材仿生矿化的研究现状与展望

生物矿化是指由生物体通过生物大分子调控生成无机矿物的过程，生物成因矿物具有有序排列和优异性能，是宏观性能和微观结构的有机统一，它为木材仿生功能性改良提供了新的思路和途径。综述了木材天然矿物成分的种类、分布、矿化机理，以及仿生木质复合材料如趋磁性木材、超疏水木材、仿生硅化木材等的最新研究进展，建议加强木材生物矿化机理、生物矿化工艺和仿生矿化功能等研究，实现木材的高效高值利用。     

木材的化学镀研究

木材是重要的再生资源 ,化学镀的木材可以具有良好的导电性和装饰性 .为了使化学镀这一金属加工技术更好地应用于木材行业 ,提高木材的利用率和使用价值 .该文归纳、分析了木材化学镀的理论基础和国内外的研究现状 ,提出了木材化学镀需要进一步研究的一些问题 ,指出木材化学镀是木材表面改性和开发电磁波屏蔽、抗静电等新型木质复合材料的有效途径之一 .     

Fe、Zn粉末强化木陶瓷的制备

以木纤维为原料,对其进行酚醛树脂浸渍处理,与强化材料Fe或Zn粉末复合,然后高温烧结,制造强化木陶瓷.强化材料的添加使产品保留率增加.添加木纤维质量18%的Fe金属粉末,产品的硬度由8.45 MPa提高到了13.60 MPa.采用Zn金属粉末时,产品的硬度提高到9.80 MPa.耐磨性及电磁屏蔽性能均有明显提高,而抗拉强度、抗压强度提高不明显,甚至有些下降.采用不同金属粉末复合有不同的效果.微观结构分析表明,添加的Fe元素大部分以较大的颗粒状存在于样品中,未能均匀分布.     

碳纤维增强木基复合材料的制备及其力学性能

为了研究碳纤维增强木基复合材料的力学性能,选择直径为12 μm的碳纤维制备试样。分别对碳纤维增强木基复合材料与木纤维板进行了三点弯曲力学性能测试,运用扫描电镜（SEM）对其微观结构进行表征。结果表明:通过力学曲线对比及断裂机理分析,可以明显的发现碳纤维增强木基复合材料的力学性能要优于木纤维板,这种“三明治”结构的材料设计充分发挥出碳纤维独特的缓冲能力,试件在较高外加载荷作用下并不是产生突然的断裂破坏,而是具有一定的承载能力。SEM分析表明,聚醋酸乙烯胶粘剂工作强度高,在受力时能够很好的传递载荷,碳纤维网与木纤维板结合良好。     

木橡胶的性能及开发利用前景展望

木橡胶是按照橡胶力学性能构造的一种兼具木质材料和橡胶力学特点及材料优点的新型木基材料.文章简述了木橡胶的概念、原料、生产工艺和性能,并对木橡胶开发应用前景进行总结展望.     

东北把材资源研究与发展

把材属于小径材资源,为锹把、镐把、传统的五金产品等木柄木质配件材料的实木化生 产提供了丰富的原材料。其加工工艺简单,材料成本低,市场广阔,高效利用北方把材,发展高效 林业,推动林区经济,发展东北生态环保型效益经济。     

化学镀铜杨木单板的导电性与电磁屏蔽效能分析

为了给电热式化学镀铜地热地板研究提供参考,对化学镀铜杨木单板的导电性与电磁屏蔽效能进行测试,分 析镀层厚度与吸收损耗、反射损耗、趋肤效应的关系。结果表明:镀铜杨木单板屏蔽效能主要以反射损耗为主,属 于反射型电磁屏蔽材料;表面电阻率随镀层厚度的增加呈减小趋势,横纹方向的表面电阻率是顺纹方向的3 倍左 右;频率越高,电磁波在镀铜层中传导时的趋肤深度越小,通过计算趋肤深度确定化学镀铜层的厚度,可以节省镀 铜时间并节约成本。      

木粉发电原料及粉碎装备的设计理论研究

分析了目前国内木质生物质资源的现状,结合国内外木质生物质发电技术的特点和应用实际,探讨我国木质生物质废弃物发电木粉原料制备的方法和工艺路线,指明了木质生物质废弃物制备超细木粉的发展趋势。     

木质碳纤维材料的活化与功能化

为探讨用木质生物质替代石油等化石资源，制备新型功能化活性碳纤维材料，系统归纳了木质碳纤维在以下几方面的研究现状与发展趋势:1）以木质生物质为原料，通过固化、炭化，物理、化学活化处理，制备活性木材液化物碳纤维；2）通过孔隙调整、表面改性和离子化处理，对活性木材液化物碳纤维进行功能化处理；3）活性、功能化处理对木质碳纤维的晶体结构、表面含氧基团结构、孔隙结构和表面形态结构、物理性能和吸附性能、环保和抗菌功能的影响。并在此基础上，提出了今后一段时期内木质碳纤维的活化、功能化研究存在的科学问题与思考。