木材中硅石初探

很多木材细胞中含有少量的二氧化硅、草酸钙、碳酸钙等无机晶体,这些无机物质在木材中起到了提高木材本身机械强度、物理强度,克服木材自身缺陷(如:易腐性、易燃性、尺寸不稳定性、各向异性、变异性、不耐候性)等优点,在结构上这些无机物质与其木材本身构成了一种复合材料,即木材—无机质复合材料.随着材料科学的进步和发展,材料复合化已成为当代材料科学发展的前沿.生物矿化采用有生命的活立木为研究对象,将研究对象从“死”细胞变为“活”材料,为木材传统改性向木材生物改性发展找到了一个契入点.所以要实现木材/无机质生物矿化复合材料的人工模拟,大量地开发该新型材料,其关键还是探讨木材中无机硅石的分布、形态、以及含量等相关情况,从而获取生物矿化所形成的木材/无机质结构复合材料的形成机理,以此来指导木材的生物改性或木材/无机复合材的仿生模拟.因此文中主要对生物矿化木材中矿物质的形状、分布及其含量进行了探讨,以便成功地进行木材/无机质复合材料生物矿化的人工模拟.     

仿生矿化固定化酶研究进展

介绍了仿生硅化、仿生锆化、仿生钛化等常见仿生矿化研究进展,并对仿生矿化在酶的固定化中的应用现状进行了综述。     

木质仿生智能响应材料的研究进展

智能响应材料需具备3个基本要素,即感知、驱动和控制,在全球新材料研究领域中,仿生智能响应材料是目前世界各国技术战略发展中的竞争热点。木材是一种天然且可再生的生物质材料,具有良好的结构和功能特性。作为人类使用最早的材料,木材具有轻质、美观、生物调节等优良特性,是绿色环境人体健康的贡献者。木材的纤维素、半纤维素和木质素构成了木材精妙的微结构同时提供了许多官能团,为木材仿生智能材料的合成奠定了优良的基础。本文简要介绍了木质仿生智能响应材料的研究进展,综述了pH值、气体、光、机械力、湿度、温度和双重/多重刺激响应木质材料的制备、性能与潜在应用;重点介绍并总结了以木质材料为基材的仿生智能响应材料的发展现状。     

以木材为模板的BiVO4-CdS光催化性能研究

【目的】以木材加工固体废弃物为原料,制备具有木材仿生微纳米孔结构的BiVO₄-CdS复合光催化剂,旨在利用木材模板形成更多的异质结结构提高光催化材料的催化性能,拓展其在木材加工染料废水污染处理中的应用。【方法】分别采用杉木、杨木、巴沙木3种树种的木材加工固体废料为模板,通过浸渍煅烧和化学沉积两步法制备BiVO₄-CdS复合光催化剂,以木材染色废水中的罗丹明B(RhB)为目标降解对象,对复合光催化剂可见光下降解RhB的性能进行评价研究。【结果】3种具有木材模板仿生结构的BiVO₄-CdS复合光催化剂均表现出良好的吸附-光催化降解RhB的能力。密度较低的巴沙木-BiVO₄-CdS在达到吸附平衡后,对RhB有着高达29.26%的去除率;在120 min内可见光下对RhB的降解率为96.01%,其反应速率是无模板BiVO₄、BiVO₄-CdS的6.69倍和3.37倍。10次吸附-光催化降解循环处理后,材料的降解效率依然达到85%以上。【结论】木材模板仿生构造赋予复...     

基于模板印刷法的仿生超疏水木材的研制

通过模板印刷法改性处理木材表面, 得到与玫瑰花瓣表面结构相同的纳米形貌超疏水木材。使用接触角检测仪测量样品表面润湿性, 使用能谱分析仪(EDS)测定模板的化学成分, 使用XRD测定试样晶体结构, 使用DTG-60AH测定试样热稳定性。结果表明:制备的仿生超疏水木材没有改变木材的基本系能, 但使木材表面具有高黏附超疏水特性; 仿生超疏水木材表面的静态水接触角约为(157.5° ± 0.5°), 可以阻止木材吸收水分; 仿生超疏水木材具备的良好的热稳定性, 热解过程质量损失约73.2%, 低于未经改性木材。     

甲壳类昆虫生物材料性能、微观结构研究与仿生进展

天然生物材料结构及其性能或功能相关性研究是仿生材料研究的基础。分析了甲壳类昆虫生物材 料性能、微观结构研究,如复合微观结构、孔道、金属含量、润湿性与表面形貌和表皮外长物等微观结构。并介绍 了纤维增强应用模型、孔洞拨出增韧模型、表面减粘降阻模型、纳米力学测试技术等方面仿生研究的最新进展。     

热处理木材的材性预测与质量控制研究现状与发展

木材热处理技术作为一种绿色、环境友好的木材物理改性方法,不仅能够提高木材尺寸稳定性和生物耐久性,同时能有效改善木材材色,因此被广泛应用于人工林速生材的功能性改良。讨论了基于热处理技术研究的部分代表性成果,总结了当前木材热处理的主要工艺,并对未来研究提出了展望。目前木材热处理的研究主要集中于:①高温热处理对木材尺寸稳定性、材色和结晶性等性能的影响机理;②高温环境对木材主要化学组分的含量及抽提物挥发和裂解过程的影响;③木质素中酚羟基和表面自由基数量变化和反应活性研究;④热处理对木材渗透性、漆膜附着力和耐久性等的影响。在此基础上,进一步分析了热处理前后木材特征性能(质量或表面色度指数)变化与热处理强度的相关关系。其中质量损失率、处理材色差及氧碳元素比等木材本身特征参数是预测处理材材性的重要参数。未来木材热处理研究应集中于细胞水平的微观力学性能变化与宏观力学性能的影响,降低木材热处理工艺能耗水平的催化剂开发。结合热处理木材主元素含量或比例、表面材色等特性快速高精度预测其生物耐久性、环境学特性和力学特性等。另一方面,根据使用环境和要求,利用预测模型确定热处理的主要工艺参数,为后续研究提供借鉴和参考。参48     

木材／无机纳米复合材料研究现状与展望

在纳米材料特征、制备方法、纳米复合材料等方面研究成果的基础上．国内外的学对木材无机纳米复合材料进行了初步研究．研究表明．木材内部具有容纳纳米粒子的纳米空间．它存在于木材细胞壁上的微细纤维之间；并存在能与纳米粒子结合的活性基团；可用溶胶-凝胶法(sol—gel)、原位插层合成法、注入填充法等方法，形成木材／无机纳米复合材料；木材原有性能均能有不同程度的提高，甚至有可能产生全新的性能，基于木材的特点．以木材／无机纳米复合材料的工业化研究为目标，分析木材／无机纳米复合材料的制备、检测与分析表征的研究现状，提出研究建议与展望，主要包括无机纳米材料的筛选、表面改性和分散处理、纳米粒子与木材复合的途径和复合机理研究、木材／无机纳米复合材料的结构表征和性能分析及其应用研究等．     

水溶性复方处理剂提高木材阻燃性的研究

在水溶性木材防腐剂ＣＣＡ中加入阻燃剂，使处理材在防腐的同时，提高了阻燃性．该文探讨了水溶性复方处理剂的配制和对木材处理的作用机理，为木材的性能改善提供理论依据．     

新农村建设系统耦合仿生与协同管理分析

本文在对新农村建设各子系统辨识的基础上,分析了新农村建设系统具备生物功能的特征,具有耦合仿生的基础,具备耦合仿生的可行性。通过类比和模拟的方法,探讨了基于生物耦合仿生的新农村建设系统的耦合仿生特征及构成、耦合仿生的基本规律、耦合仿生机理、耦合仿生的条件和机制;通过对新农村建设系统与其内、外部环境进行各种能量交换过程中所产生的熵变,可测算新农村系统运行的混乱程度,找出干扰新农村系统无序的影响因素,以此判断系统的发展方向,进而提出协同管理策略,以期更好地实现新农村建设和社会和谐发展的目标。     

仿生鱿鱼俯仰姿态下水动力学数值模拟

鱿鱼作为海洋高等软体动物,其软体特征与腕部特点为其机动性奠定了基础。为研究仿生鱿鱼软体触腕在不同俯仰角度下的弯曲特性,选择茎柔鱼(Dosidicus gigas)为仿生对象,建立仿生鱿鱼不同俯仰角度下的简化三维模型,并根据不同俯仰角度假设触腕不同弯曲特性。根据三维简化模型,采用数值模拟方法,分析比较仿生鱿鱼在不同俯仰姿态下与触腕弯曲下的水动力特性。研究认为:仿生鱿鱼采用软体触腕协调游动时,为其俯仰姿态的完成提供了有利的转矩,俯仰角最大为45°时其力矩系数达到-0.001 7,更有利于其高速游动时俯仰姿态的调整与游动方向的改变;仿生鱿鱼在完成俯仰姿态时可以通过改变腕部的弯曲程度,更及时高效地调整姿态与改变游动方向,且所需能耗较小。研究结果对仿生鱿鱼软体触腕的控制提供了依据与参考,同时为研究其高机动性游动行为与材料的选取奠定了基础。     

节子的性质及其对木材材性的影响

树节是指树干内部的枝条基部或枯死枝条形成的结疤,在用材中称为节子。在树木生长过程中节子独特的理化性能对树木的生长有良好的作用。但是在木材加工利用过程中节子的存在严重影响木材性能和加工利用。本研究对节子的构造、物理力学性质、化学性质和检测方法等5个方面研究现状进行了总结。节子的存在对于树木的生长过程中枝条与树干之间最佳连接方式,无论在应力作用还是外部细菌等因素的影响下,节子在树木生长过程中所体现的物理性能和化学性能都有着良好的作用。但是在木材的利用中,节子对于木材力学性能和加工性能的影响巨大,不仅对于刀具损伤较大,在一定程度上降低木材的抗拉、抗压、抗弯性能,同时对于木结构连接部位的力学性能也有一定影响。目前国内外对于板材节子检测的研究较充分,但是对于原木的节子检测研究较少。在有节材力学性能预测方向,得到了较为精准的预测模型。并且通过节子特征、林木密度、树龄、树干特征等对节子进行预测,帮助在树木生长过程中对木材进行改良。现阶段对节子的研究主要集中在力学性能和检测等方向,对于节子部位的超微观构造和构造智能性利用等方面相对薄弱,对于节子如何影响木材力学性能的机理并未深入。     

压力蒸汽热改性橡胶木的物理力学性能分析

为研究介质压力在木材高温热改性过程中的作用,采用压力蒸汽作为传热介质,于155℃/0.4 MPa,170℃/0.4 MPa,170℃/0.8 MPa处理条件对橡胶木进行热改性,测试热改性材的质量损失率、明度、抗弯强度、抗弯弹性模量等指标,探讨不同处理压力和温度改性橡胶木的物理力学性能变化。结果表明,在压强0.4 MPa条件下,155℃和170℃处理的试材,其各项性能可以达到或接近常压条件下更高温度热改性材的性能。介质压强由0.4 MPa增加至0.8 MPa,炭化橡胶木的质量损失率、颜色变化、抗弯强度损失均增大,说明压强越大,热改性程度越剧烈。介质压强对试材的热改性程度有显著影响,提高蒸汽压力可以在较低温度下加快橡胶木的炭化过程,实现木材的高效热改性处理。     

花斑木研究现状及展望

花斑木是指由真菌染色而形成美丽花纹的一类木材的统称,通过对能形成花斑木的树种、真菌种类以及真菌所需的生态条件进行分析,探讨真菌花斑腐朽对木材性质的影响,论述花斑木的国内外研究现状,对花斑木今后的研究进行展望。     

福建5种重要木竹材细胞染色性能的研究

通过０．００５ｋｇ·ｌ－１、０．０１ｋｇ·ｌ－１两种浓度的酸性橙、直接兰、碱性绿三种染料对福建产五种重要的木竹材杉木、马尾松、米槠、木荷及毛竹切片进行染色试验和显微观察,阐明了三种染料对木竹材各种细胞的染色性,揭示了木竹材的染色机理、为进一步研究木材染色工艺打下基础     

乐器共鸣板用木材的声学特性研究进展

论述了国内外乐器共鸣板用木材的声学振动特性研究进展与现状,着重论述了国外的相关研究;提出了在未来的研究中应加强音板振动性能评价、音板振动性能与人的生理心理指标关系、乐器音板用木材的快速客观评价与选取、音板声振动信号分析与处理等方面的工作,以便为今后国内乐器共鸣板用木材的声学特性研究及乐器材的快速、客观评价体系的建立提供借鉴。西北林学院学报21卷第3期刘镇波等乐器共鸣板用木材的声学特性研究进展     

木材细胞壁的构造及其主成分的堆积过程

该文对有关木材细胞壁构造和木材细胞壁形成过程的主要研究做了归纳,尤其是对木质部形成和分化机理,木材细胞壁主成分的堆积过程的最新研究成果做了比较详细的介绍．这些研究对于我们清理迄今为止在木材构造方面的研究工作,确定２１世纪中国木材解剖学研究方向有一定帮助和借鉴     

木材摩擦焊接技术的研究进展

木材摩擦焊接是一种具有发展前景的无胶胶合技术,为深化对木材焊接技术的认识,介绍了木材摩擦焊接技术的研究进展,探讨了焊接技术的发展方向。介绍了焊接原理、焊接效果、焊接影响因素及焊接性能改善的研究现状,讨论了摩擦焊接过程中温度与时间的函数模型,综述了焊接理论的有限元模型及焊接接头破坏机制的研究,结合木材焊接的特点及研究现状,提出了未来研究的设想。结果表明,除了木材种类、纹理方向、含水率及添加剂等共同影响因素外,对于不同的焊接方式,焊接效果的影响因素不尽相同,线性摩擦焊接的主要影响因素有施加压力、焊接频率和振幅、焊接时间、保压压力及保压时间等,旋转摩擦焊接的主要影响因素有木榫旋转速率、给进角度与速率、圆木榫直径与预留钻孔孔径的比值等。焊接界面的部分材料在水中会发生溶解,防水性能的缺陷限制了摩擦焊接技术在室外构件中的应用,焊接前的预处理能有效提高耐水性,部分添加剂的使用能起到改善焊接性能的作用。焊接传热模型有助于了解焊接过程发生的物理化学变化,有限元模型有助于从力学角度分析焊接构件的破坏机制。木材焊接技术可能向着结构构件工业化生产的方向发展,深入了解焊接构件的破坏机制、通过成熟工艺改善焊接效果、制造出便于工业化生产的焊接设备将会是未来研究的重点。