检索结果-内蒙古大学图书馆

材料导报 2024年第8期38卷 270-276页

作者：崔政李京超李建章高强北京林业大学木质材料科学与应用教育部重点实验室木材科学与工程北京市重点实验室北京100083

目前,利用无醛胶黏剂替代醛类树脂胶黏剂制备人造板产品成为木材胶黏剂研究热点,符合国家可持续发展和“双碳”战略。生物仿生为木材胶黏剂的改性和性能提升提供了设计灵感,是一种新兴且有效的改性策略。通过仿生设计与改性,无醛木材胶... 详细信息

目前,利用无醛胶黏剂替代醛类树脂胶黏剂制备人造板产品成为木材胶黏剂研究热点,符合国家可持续发展和“双碳”战略。生物仿生为木材胶黏剂的改性和性能提升提供了设计灵感,是一种新兴且有效的改性策略。通过仿生设计与改性,无醛木材胶黏剂的耐水性、防霉性、涂布预压性等得到显著提升的同时可以赋予胶黏剂功能性,是木材工业研究热点之一。本文综述了无醛木材胶黏剂仿生改性研究进展,按照仿生原理分为生物化学仿生木材胶黏剂(包括灵感来源于贻贝湿态黏附或模拟生物矿化、细胞壁构筑和重组键合网络过程等)以及结构仿生木材胶黏剂(包括灵感来源于壁虎脚趾微纳刷状结构、蜘蛛丝微相分离结构、珍珠层“砖和砂浆”结构、墨鱼骨多孔结构、弹簧螺旋结构等)。重点介绍了仿生原理、配方设计、胶黏剂性能和潜在应用价值,以期为木材胶黏剂的开发与高附加值利用提供参考。

关键词：无醛木材胶黏剂仿生性能功能性

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双交联废弃瓦楞纸基气凝胶缓冲材料的制备与性能

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复合材料学报 2024年第3期41卷 1458-1469页

作者：任子铭黎亮丽蒋向向岳士琪李宏达苟进胜北京林业大学木质材料科学与应用教育部重点实验室北京100083 北京林业大学木材科学与工程北京市重点实验室北京100083

以废弃瓦楞纸(WCP)为原料,明胶(G)和植酸(PA)为改性剂,采用溶胶-凝胶法制备高吸能气凝胶。对明胶用量、植酸用量和反应温度对双交联改性废纸基气凝胶力学性能的影响进行了研究,并通过SEM、FTIR、XRD和TGA表征了明胶单一改性和明胶-植酸... 详细信息

以废弃瓦楞纸(WCP)为原料,明胶(G)和植酸(PA)为改性剂,采用溶胶-凝胶法制备高吸能气凝胶。对明胶用量、植酸用量和反应温度对双交联改性废纸基气凝胶力学性能的影响进行了研究,并通过SEM、FTIR、XRD和TGA表征了明胶单一改性和明胶-植酸双交联改性前后气凝胶的结构与性能变化。结果表明:改性单体成功交联到废纸纤维上,双交联改性后的废纸基气凝胶呈现三维网状结构,相较于未改性和单一改性废纸基气凝胶具有较高的热稳定性、优异的隔热性能(0.045 W·m^(-1)·K^(-1))和超强的吸能性(应变70%时,单位体积吸收能为253.45 kJ/m^(3)),吸能性分别为珍珠棉(EPE)和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)的11.26和2.7倍。作为包装运输过程中的一种绿色缓冲材料,具有广阔的应用前景。

关键词：废弃瓦楞纸复合气凝胶增强改性力学性能缓冲包装材料

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热处理对木材多尺度结构及力学性能影响的研究现状

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材料导报 2024年第18期38卷 277-284页

作者：王旭洁雒翠梅母军漆楚生北京林业大学木质材料科学与应用教育部重点实验室北京100083 北京林业大学材料科学与技术学院木材科学与工程北京市重点实验室北京100083

热处理是一种改善木材尺寸稳定性的重要方法,同时会引起木材多尺度结构变化,进而影响热处理材的微宏观力学性能。本文从纳米、微米、毫米三个尺度总结了热处理对木材结构单元及力学性能的影响。在纳米尺度,热处理过程中木材半纤维素大... 详细信息

热处理是一种改善木材尺寸稳定性的重要方法,同时会引起木材多尺度结构变化,进而影响热处理材的微宏观力学性能。本文从纳米、微米、毫米三个尺度总结了热处理对木材结构单元及力学性能的影响。在纳米尺度,热处理过程中木材半纤维素大量降解导致其作为界面偶联剂的基质特性被破坏;纤维素的羟基与半纤维素降解产生的有机酸发生酯化反应,其分子间氢键以及与半纤维素连接的氢键大量断裂,引起分子链断裂,削弱了半纤维素与纤维素之间的结合强度;多糖解聚引起木质素相对含量变化,木质素自缩聚反应以及与多糖降解产物发生的交联反应是热处理后细胞壁基质力学性能发生变化的重要因素。在微米尺度,热处理木材细胞壁胞间层出现裂缝,各细胞间产生分离,微纤丝的定向排列规律性下降、倾角增大,沿微纤丝长度方向断裂,进而引起细胞壁力学强度明显下降。在毫米尺度,早晚材的横切面上由方形、圆形变成椭圆形,其中早材开裂较多;径切面上管胞和导管的胞壁变形开裂,随着热处理程度增加,胞壁出现垂直轴向断裂、纹孔破坏、木射线开裂等现象,射线薄壁细胞被大量破坏,进而引起木材的载荷承载能力下降。本文可以为深入研究热处理对木材各尺度结构及力学性能的影响机制提供参考。

关键词：木材热处理多尺度结构力学性能

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纳米SiO_(2)仿生矿化增强竹纤维/聚乳酸复合材料界面性能

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林业科学 2025年第3期61卷 189-198页

作者：张凯强张双保国电联合动力技术有限公司北京100089 北京林业大学木质材料科学与应用教育部重点实验室北京100083 北京林业大学木材科学与工程北京市重点实验室北京100083

【目的】探究纳米SiO_(2)与多巴胺/聚乙烯亚胺仿生矿化改性界面增强机理,为改善竹塑复合材料界面相容性的改性新方法提供理论依据。【方法】以聚乳酸树脂为基体、竹纤维为增强材料,利用多巴胺/聚乙烯亚胺杂化聚合在竹纤维表面构筑功能涂... 详细信息

【目的】探究纳米SiO_(2)与多巴胺/聚乙烯亚胺仿生矿化改性界面增强机理,为改善竹塑复合材料界面相容性的改性新方法提供理论依据。【方法】以聚乳酸树脂为基体、竹纤维为增强材料,利用多巴胺/聚乙烯亚胺杂化聚合在竹纤维表面构筑功能涂层,经“溶胶凝胶”制备纳米SiO_(2),通过静电作用诱导纳米SiO_(2)在竹纤维表面富集和生长,提高界面结合强度。采用傅里叶红外光谱、X射线光电子能谱、X射线衍射等分析改性前后纤维表面元素和纤维结晶结构变化,通过力学性能测试、扫描电子显微镜测试、热稳定性测试、差示扫描量热测试、动态热机械性能测试探究纳米SiO_(2)仿生矿化改性提升竹塑复合材料界面相容性的机理。【结果】经纳米SiO_(2)仿生矿化改性后的竹纤维表面Si元素含量明显增加,竹纤维结晶结构未发生改变。力学性能测试结果表明,纳米SiO_(2)仿生矿化改性后,复合材料的弯曲强度、拉伸强度和抗冲击强度分别提高18.99%、15.91%和34.34%。扫描电子显微镜测试结果表明,改性后复合材料界面处纤维被拔出现象减少,纤维表面更加粗糙,纤维与基体之间的界面结合更加紧密。热稳定性测试结果表明,纳米SiO_(2)引入使得纤维热降解温度向高温区移动,复合材料的初始降解温度和最大热降解速率温度分别提高22.81和11.54℃,复合材料的热稳定性增加。差示扫描量热测试结果表明,改性纤维与基体之间的相互作用增强,聚乳酸分子运动阻力增大、复合材料的结晶度降低、复合材料的熔融温度升高。动态热机械性能测试结果表明,改性后复合材料储能模量提高、损耗模量降低,说明复合材料内部缺陷减少,复合材料界面性能得到提高。【结论】纳米SiO_(2)仿生矿化改性在竹纤维表面形成SiO_(2)的有机-无机杂化改性网络,增强纤维与基体之间的机械锚合与化学键合作用,增加纤维与基体之间的界面结合力,复合材料的界面性能得到提升,界面相容性增强。

关键词：竹纤维纳米SiO_(2) 界面性能增强机理复合材料

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纳米纤维素基功能性复合电极材料的研究进展

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复合材料学报 2023年第8期40卷 4318-4326页

作者：张冬妍杜珂珂吴晓峰张双保北京林业大学木质材料科学与应用教育部重点实验室北京100083 北京林业大学木材科学与工程北京市重点实验室北京100083

日益增长的能源需求与不断加剧的环境危机使高性能储能装置成为近些年来的研究热点。根据功率和能量密度,储能设备可分为电化学电容器、二次电池和燃料电池等,其中电极材料在制备绿色环保和高性能储能器中起着重要作用。纳米纤维素来源... 详细信息

日益增长的能源需求与不断加剧的环境危机使高性能储能装置成为近些年来的研究热点。根据功率和能量密度,储能设备可分为电化学电容器、二次电池和燃料电池等,其中电极材料在制备绿色环保和高性能储能器中起着重要作用。纳米纤维素来源丰富、环境友好、制备方法多样、高比表面积、优异的力学性能和良好的生物相容性等优点使得其在储能材料的制备及其性能提高方面具有巨大的应用潜力和发展前景。本文针对纳米纤维素的分类、制备方法、改性及纳米纤维素基复合材料进行了总结,重点介绍了纳米纤维素与电活性物质混合及基于纳米纤维素制备的水凝胶、气凝胶、纸/膜复合材料和作为碳前驱体在电极材料的应用和研究进展.

关键词：纳米纤维素电极材料储能装置可持续发展电化学性能

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酶解木质基分级多孔碳的制备及其电化学性能

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北京林业大学学报 2024年第10期46卷 136-143页

作者：赵涵王明杰何林韩陈瑶高建民北京林业大学木质材料科学与应用教育部重点实验室北京100083 木材科学与工程北京市重点实验室北京100083

【目的】利用酶解技术调控木质碳分级多孔结构,以制备具有优异电化学性能的碳材料,进而拓展多孔生物质碳材料的应用范围。【方法】采用亚氯酸钠和纤维素酶酶解椴木,经高温碳化制备分级多孔碳材料。通过表征分级多孔碳的微观形貌、比表... 详细信息

【目的】利用酶解技术调控木质碳分级多孔结构,以制备具有优异电化学性能的碳材料,进而拓展多孔生物质碳材料的应用范围。【方法】采用亚氯酸钠和纤维素酶酶解椴木,经高温碳化制备分级多孔碳材料。通过表征分级多孔碳的微观形貌、比表面积、孔隙结构、石墨化程度、表面元素和官能团,揭示纤维素酶用量和酶解时间对其微观结构及电化学性能的影响。【结果】酶解后椴木内部呈现出丰富的微孔/介孔结构,形成了分级多孔结构。多孔碳的比表面积随纤维素酶用量和酶解时间的增加而增大,无序度提高。当纤维素酶用量200 mg、酶解时间48 h时,比表面积达到978.925 m^(2)/g,平均孔径达到2.285 nm;在0.1 A/g的电流密度下,质量比电容为300.8 F/g,等效串联电阻为0.47Ω。【结论】本研究制备的酶解木质基分级多孔碳具有出色的电化学性能、分级孔隙结构,因此具有广泛的应用前景。

关键词：多孔碳生物质孔隙结构电化学木质碳纤维素酶

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路易斯酸预处理对木材热降解特性的影响

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北京林业大学学报 2024年第11期46卷 133-140页

作者：王旭洁姚三川雒翠梅母军漆楚生北京林业大学木质材料科学与应用教育部重点实验室木材科学与工程北京市重点实验室北京林业大学材料科学与技术学院北京100083

【目的】引入外源酸可解决热处理温度高、时间长的问题,提高热效率。本研究旨在明确外源酸对木材组分的影响以及不同木材的热降解特性。【方法】以两种针叶材(落叶松、杉木)和两种阔叶材(桉木、杨木)为研究对象,以路易斯酸中的AlCl_(3)... 详细信息

【目的】引入外源酸可解决热处理温度高、时间长的问题,提高热效率。本研究旨在明确外源酸对木材组分的影响以及不同木材的热降解特性。【方法】以两种针叶材(落叶松、杉木)和两种阔叶材(桉木、杨木)为研究对象,以路易斯酸中的AlCl_(3)为外源酸,采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)和Flynm-Wall-Ozawa法研究了不同浓度AlCl_(3)溶液(0、0.1、0.3 mol/L)处理后木材的热降解特性。【结果】AlCl_(3)处理可对木材化学结构产生显著影响:半纤维素的特征峰显著降低并发生红移,木质素特征峰的峰值增加,总结晶度指数减少,OH/CH_(2)比值下降,以及氢键强度增加。其中,0.3 mol/L AlCl_(3)溶液处理试材的总结晶度指数减少了29.17%~52.67%,OH/CH_(2)比值降低了23.18%~51.01%,氢键强度增加了2.86%~13.27%,纤维横向有序度减少低于8%。在热解过程中,AlCl_(3)处理后木材降解温度均降低,降解速率增大,活化能降低。0.3 mol/L处理浓度下,木材起始降解温度均降低至110℃以下,且针叶材出现明显肩峰,在快速热降解阶段针叶材的活化能比阔叶材显著降低。【结论】引入AlCl_(3)能显著降低木材的热降解温度,从而有效提升木材热改性效率,且其对针叶材的催化作用相较于阔叶材更为显著。本研究可为路易斯酸在木材低温热处理领域的应用提供理论支持。

关键词：降解热处理木材热动力学热重分析催化路易斯酸针叶材阔叶材

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定组态砂带粒度对刨花板磨削的影响

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北京林业大学学报 2024年第9期46卷 141-150页

作者：罗斌杜瑶柳浩雨王钦悦李春瑜李黎刘红光北京林业大学材料科学与技术学院木质材料科学与应用教育部重点实验室木材科学与工程北京市重点实验室北京100083

【目的】为探究新型定组态砂带的微磨粒粒度对木质材料磨削性能的影响,为定组态砂带的设计和制备提供依据,开展了定组态砂带磨削试验。【方法】本研究制备150目、180目、220目3种不同粒度的定组态砂带(P-150/180/220),与220目的非定组... 详细信息

【目的】为探究新型定组态砂带的微磨粒粒度对木质材料磨削性能的影响,为定组态砂带的设计和制备提供依据,开展了定组态砂带磨削试验。【方法】本研究制备150目、180目、220目3种不同粒度的定组态砂带(P-150/180/220),与220目的非定组态砂带(O-220)对照,以刨花板为磨削对象,分别开展20万次磨削试验。对比不同微磨粒粒度的定组态砂带在磨削过程中材料去除量、刨花板表面粗糙度、砂带质量的变化,以分析定组态砂带粒度对磨削性能和砂带磨损的影响。【结果】(1)定组态砂带的刨花板去除量小于非定组态砂带,但稳定性远优于非定组态砂带;定组态砂带去除量的平均值与微磨粒粒度负相关,而随着磨粒粒度增大,定组态砂带去除量更加稳定。(2)定组态砂带磨削刨花板的表面粗糙度呈先下降后稳定,小范围上下波动的变化趋势;随着磨粒粒度的增大,刨花板表面粗糙度减小且更加稳定。(3)定组态砂带质量在磨削过程呈波浪形周期性下降;P-150砂带质量损失最快,P-180砂带质量下降最稳定;定组态砂带等效磨粒与表面微磨粒间存在补偿作用和协同作用。【结论】在等效磨粒形状和尺寸相同的情况下,微磨粒粒度对定组态砂带磨削性能有显著影响,但这种差异在粒度小的微磨粒中表现更加明显。本研究为定组态砂带的设计和生产提供了科学依据和理论支撑,促进了木材加工技术和砂带制造技术向高效智能化方向发展。

关键词：刨花板表面粗糙度砂带磨削粒度定组态砂带

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酶法改性及其在蛋白基胶黏剂的应用研究进展

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林业工程学报 2024年第5期9卷 13-26页

作者：李心怡邵家威李建章北京林业大学木质材料科学与应用教育部重点实验室北京100083 北京林业大学木材科学与工程北京市重点实验室北京100083

蛋白基胶黏剂具有成本低廉、绿色安全、原料易得等优点,对解决传统的醛类合成树脂(脲醛树脂、酚醛树脂和三聚氰胺-甲醛树脂)胶黏剂造成的人居环境甲醛污染和化石资源依赖问题具有重要意义,在木材科学与技术研究领域及人造板生产中越来... 详细信息

蛋白基胶黏剂具有成本低廉、绿色安全、原料易得等优点,对解决传统的醛类合成树脂(脲醛树脂、酚醛树脂和三聚氰胺-甲醛树脂)胶黏剂造成的人居环境甲醛污染和化石资源依赖问题具有重要意义,在木材科学与技术研究领域及人造板生产中越来越受到重视。大豆蛋白、花生蛋白等是油料作物加工剩余物,来源丰富、成本低,是制备蛋白基胶黏剂的理想原料。然而,蛋白基胶黏剂存在耐水胶接性能差、黏度高、涂布性能不佳等突出问题,且过度依赖化石交联剂削弱了生物质胶黏剂的环保优势,制约其工业化应用和推广。酶法改性技术具有绿色、高效、专一性等特点,可对蛋白质结构进行催化改性,改善蛋白质的功能特性,从而有效降低蛋白基胶黏剂的黏度,提高蛋白质的反应活性,减少化学交联剂的用量,提高耐水胶接强度,降低材料成本并提高生产效率,在蛋白基胶黏剂中展现出良好的应用前景。笔者总结了目前蛋白基胶黏剂存在的问题及改性目标,分析了蛋白水解酶、多糖水解酶、谷氨酰胺转氨酶、酪氨酸酶、漆酶对蛋白质结构和理化性质的催化改性机理,综述了酶法改性技术在蛋白基胶黏剂中的应用进展,以期为蛋白基胶黏剂的研发和性能提升提供参考。

关键词：蛋白基胶黏剂生物基胶黏剂蛋白质结构酶法改性技术

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锡铋合金/肉豆蔻酸制备具有金属外壳的储能木材

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北京林业大学学报 2024年第8期46卷 25-33页

作者：韦溶军王志闯王雪纯王婷欢王振宇何正斌伊松林林木资源高效生产全国重点实验室木材科学与工程北京市重点实验室木质材料科学与应用教育部重点实验室北京林业大学材料科学与技术学院北京100083

【目的】利用锡铋合金对肉豆蔻酸浸渍材进行热处理,在热的驱动下将锡铋合金引入木材内部,以解决木基相变储能材料面临的液体泄漏和导热性差问题。【方法】以浸渍了肉蔻豆酸的杨木为基材,通过高低温交替热处理将锡铋合金与基材结合,制备... 详细信息

【目的】利用锡铋合金对肉豆蔻酸浸渍材进行热处理,在热的驱动下将锡铋合金引入木材内部,以解决木基相变储能材料面临的液体泄漏和导热性差问题。【方法】以浸渍了肉蔻豆酸的杨木为基材,通过高低温交替热处理将锡铋合金与基材结合,制备具有金属外壳的储能木材。利用扫描电镜、邵氏硬度计、万能力学试验机、导热系数仪、差式扫描量热仪对储能木材的微观形貌、端面硬度、顺纹抗压强度和热性能进行测试。【结果】在160~220℃热处理1~5 min下试样质量增长效果显著,力学性能与热性能随着热处理温度的上升与时间的延长而提升,顺纹抗压强度和端面硬度相较于未处理材分别提升了120.02%~149.59%、13.53%~46.93%,轴向、径向导热率分别提升了34.18%~165.67%、38.11%~80.70%。在190℃热处理5 min条件下锡铋合金的填充效果最佳,端面硬度、轴向、径向导热率达到最高值62.65 HD、0.5324和0.2987 W/(m·K)。木材内部肉豆蔻酸的留存率介于27.54%~63.68%之间,经过160℃热处理3 min后储能密度最高(59.38 J/cm3)。【结论】高低温交替热处理促使锡铋合金进入到木材的导管内,实现了不同程度的渗透。木材的三维孔隙结构与外层填充的锡铋合金解决了相变材料的液体泄漏及导热性差问题。制备的储能木材综合了木材、金属与相变材料的优势,具有更优异的端面硬度、顺纹抗压强度与热性能,有望应用于建筑墙体和储能地板等领域。

关键词：复合材料储能相变杨木肉豆蔻酸锡铋合金金属外壳

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