检索结果-内蒙古大学图书馆

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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木材胶黏剂仿生改性研究进展

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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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高性能TEMPO功能化木粉-聚乙烯醇/锂铝水滑石复合材料的制备及性能

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林业科学 2024年第6期60卷 111-119页

作者：龚珊珊王思卿刘涛张晔李傲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

【目的】探究聚乙烯醇/锂铝水滑石(PVA/LDH)分散液对巴沙木加工剩余物理化性能的影响,为构建高性能木质复合材料提供理论依据,实现木材加工剩余物的高值化利用。【方法】受天然贝壳“砖-泥”有序结构启发,以巴沙木加工剩余物(木粉)为主... 详细信息

【目的】探究聚乙烯醇/锂铝水滑石(PVA/LDH)分散液对巴沙木加工剩余物理化性能的影响,为构建高性能木质复合材料提供理论依据,实现木材加工剩余物的高值化利用。【方法】受天然贝壳“砖-泥”有序结构启发,以巴沙木加工剩余物(木粉)为主要原料,经脱木素和氧化改性,获得2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基(TEMPO)功能化改性木粉(T-WP),向其中加入不同比例PVA/LDH分散液,通过真空抽滤自组装过程将无机纳米片水滑石插层,构建天然有机聚合物与无机纳米片复合的高性能新型木质层状复合材料,基于FTIR、XPS、Zeta电位、力学性能等测试与分析,探究各组分间的相互作用及机械性能协同增强机制。【结果】1)木粉粒径100目时,纯T-WP薄膜的力学拉伸强度和韧性最大,分别为(225.25±0.82)MPa和(5.18±0.36)MJ·m^(-3)。2)PVA/LDH纳米片体系在T-WP上成功插层,并与T-WP分子链上的含氧官能团形成氢键、静电相互作用以及共价交联作用。3)对不同PVA/LDH添加量的T-WP-PVA/LDH复合材料进行力学性能分析,PVA/LDH添加量为20 wt%时,T-WP-PVA/LDH复合材料的拉伸强度和杨氏模量最大,分别为(287.29±4.91)MPa和(14.21±2.60)GPa,是纯T-WP的1.28和2.40倍。4)在相对湿度90%、温度25℃条件下放置16 h,T-WP-PVA/LDH复合材料的吸湿率为45.43%,力学拉伸强度为105.40 MPa;在湿润土壤中,T-WP-PVA/LDH复合材料表现出较好的可生物降解特性。【结论】T-WP-PVA/LDH仿生层状复合材料中,T-WP分子链上的活性含氧基团与PVA/LDH体系形成氢键、静电相互作用以及Al—O—C共价交联作用,构建协同增强体系,赋予T-WP-PVA/LDH复合材料优异的力学性能。木质层状复合材料优异的特性使其在包装、地膜、一次性餐盒等领域具有广泛应用前景,有望替代部分聚乙烯、聚丙烯等石油基产品。

关键词：木粉 TEMPO氧化锂铝水滑石力学性能增强机制界面协同

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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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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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木材微观结构分析方法与特征参数

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北京林业大学学报 2025年第3期47卷 7-18页

作者：漆楚生詹志斌戴璐木质材料科学与应用教育部重点实验室(北京林业大学) 北京100083

木材是一种多尺度、高度各向异性的天然高分子材料,其由纤维素、半纤维素和木质素等成分构成复杂的三维网络结构。这些结构是决定木材微观与宏观物理力学性能的关键因素,木材的微观结构和主要特征参数对于理解木材性质、木材改性以及加... 详细信息

木材是一种多尺度、高度各向异性的天然高分子材料,其由纤维素、半纤维素和木质素等成分构成复杂的三维网络结构。这些结构是决定木材微观与宏观物理力学性能的关键因素,木材的微观结构和主要特征参数对于理解木材性质、木材改性以及加工利用具有重要意义。本文综合分析了木材微观结构的分析方法,并归纳总结了其主要特征参数。在分析方法方面,显微观察、X射线照相及衍射分析、计算机断层扫描等技术被广泛应用,结合数据采集以及二维和三维成像方法,可以重建木材的微观结构模型,进而测量微观结构的特征参数。重建的结构模型能够更清晰地揭示木材的微观形貌特征。木材的微观特征参数主要包括细胞结构特征参数、孔隙率和纤维素微纤丝参数等。目前微观结构的观测研究多集中在微米尺度,而对于纳米尺度以及更小分子尺度结构的分析,主要依赖于理论模拟。因此,能够直接观察和表征这些更小尺度结构的分析方法有待进一步研发。

关键词：木材微观结构特征参数显微分析 micro-CT

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基于支持向量回归(SVR)的马尾松木材脱脂率预测

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北京林业大学学报 2025年第3期47卷 151-161页

作者：郭佳伦钟浩珉赵俊博陈瑶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

【目的】脱脂处理是提升松木制品性能的重要手段,但传统脱脂率检测方法耗时且破坏试样。本研究旨在探索一种快速、无损的脱脂率检测方法,基于木材表面颜色变化,利用支持向量回归(SVR)构建脱脂率预测模型。【方法】采用氨气-水蒸气在高... 详细信息

【目的】脱脂处理是提升松木制品性能的重要手段,但传统脱脂率检测方法耗时且破坏试样。本研究旨在探索一种快速、无损的脱脂率检测方法,基于木材表面颜色变化,利用支持向量回归(SVR)构建脱脂率预测模型。【方法】采用氨气-水蒸气在高温条件下对马尾松木材进行处理,分析不同条件对木材表面颜色参数和脱脂率的影响,探讨其相关性。利用3种不同的核函数(多项式核函数、Sigmoid核函数、径向基函数)构建基于SVR的脱脂率预测模型,并通过比较选择最优模型。【结果】经氨气-水蒸气热处理脱脂后,马尾松表面明度(L^(*))和黄蓝指数(b^(*))低于未处理木材,红绿指数(a^(*))则高于未处理木材。随着氨水质量分数和处理温度的增加,L^(*)、a^(*)和b^(*)呈逐渐降低趋势,总色差(ΔE^(*))逐渐增大,脱脂率随之提高。在180℃、较高氨水质量分数的处理条件下,ΔE^(*)达到最大值58.89,脱脂率达到最高值70.00%。颜色参数与脱脂率呈局部二次函数关系,相关系数最高为0.713。在以径向基函数为核函数的SVR模型中,预测含脂率和脱脂率的均方根误差分别为0.523和4.315,决定系数分别为0.847和0.823,该预测模型可应用于脱脂率检测的前期筛选。【结论】本研究成功构建了基于SVR的马尾松木材脱脂率预测模型。该模型在脱脂率检测的前期筛选中具有一定的应用价值,能够在一定程度上实现检测过程的快速、简便和无损化。本研究为马尾松木材脱脂率检测的效率提升和质量改进提供了一种新的方法。

关键词：支持向量回归机器学习预测模型脱脂马尾松颜色参数

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环保快干型木蜡油的制备及其涂饰性能

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林业科学 2023年第7期59卷 137-144页

作者：皇权飞黄艳辉刘颖林欣雨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

【目的】制备一种绿色环保、快干型木蜡油,并对其漆膜性能进行表征,为木蜡油的发展与工业化应用提供理论依据和技术支持。【方法】以天然、可再生的植物油和蜡为主要成膜原料,以抗坏血酸棕榈酸酯(L-AsA_(6)P)和异辛酸铁(Fe-eh)作为协同... 详细信息

【目的】制备一种绿色环保、快干型木蜡油,并对其漆膜性能进行表征,为木蜡油的发展与工业化应用提供理论依据和技术支持。【方法】以天然、可再生的植物油和蜡为主要成膜原料,以抗坏血酸棕榈酸酯(L-AsA_(6)P)和异辛酸铁(Fe-eh)作为协同催干剂,制备出一种环保快干型木蜡油;以商业木蜡油为对照组,对沙比利基材进行涂饰,测试木蜡油的干燥时间、硬度、附着力、耐水性、色度、粗糙度和接触角等;使用扫描电镜对基材涂饰前后的表面形貌进行表征,重点观察基材细胞腔及木蜡油对其的填充情况;应用傅里叶变换红外光谱仪扫描得到木蜡油及基材涂饰前后的FTIR光谱,分析各试样特征峰的峰位、峰高、峰宽等变化。【结果】L-AsA_(6)P与Fe-eh配比对木蜡油的干燥时间、光泽度和接触角均有较大影响。当L-AsA_(6)P与Fe-eh中Fe^(3+)的摩尔比为5∶1时,木蜡油干燥速度最快,表干和实干时间分别为1.2和3.5 h,相比商业木蜡油分别缩短25%和34.3%;光泽度提高1.1倍,接触角长时间保持在95°以上,且其硬度、附着力、耐水性与商业木蜡油相当,色差总值(ΔE)低于商业木蜡油。扫描电镜分析表明,环保快干型木蜡油不仅能够填充基材表面裸露的细胞腔,还可通过纹孔渗透到木材内部;红外分析证实,木蜡油脂肪酸链中的羧基与基材中的羟基发生酯化反应,形成牢固化学结合,展现出优异的附着性能。【结论】L-AsA_(6)P与Fe-eh协同催干剂对木蜡油具有较好催干效果,当L-AsA_(6)P与Fe-eh中Fe^(3+)的摩尔比为5∶1时,制备的木蜡油干燥性能最佳,对基材的附着和保护能力强,且可有效提升基材表面效果。

关键词：木蜡油涂饰环保快干木材

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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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