检索结果-内蒙古大学图书馆

林产化学与工业 2022年第1期42卷 123-130页

作者：刘彤董雨萱谷婉婷韩冰韩春蕊北京林业大学材料科学与技术学院林业生物质材料与能源教育部工程研究中心北京100083 江苏省生物质能源与材料重点实验室江苏南京210042

松香是我国重要的生物质资源,其主要成分树脂酸含有三环菲骨架强疏水刚性基团和羧基弱亲水基团,可用于无机纳米材料的分散,降低无机纳米材料的聚集。通过对松香树脂酸双键和羧基等位点进行化学改性,增强亲水性能,可获得亲水亲油性能优... 详细信息

松香是我国重要的生物质资源,其主要成分树脂酸含有三环菲骨架强疏水刚性基团和羧基弱亲水基团,可用于无机纳米材料的分散,降低无机纳米材料的聚集。通过对松香树脂酸双键和羧基等位点进行化学改性,增强亲水性能,可获得亲水亲油性能优异的表面活性剂,与无机材料具有更好的“融合性”,作为模板剂和分散剂,可控辅助制备多种无机功能材料。而设计功能性松香衍生物与无机材料发生化学键合作用,可获得松香基小分子/无机杂化材料和松香改性高分子/无机杂化材料。结合松香及其衍生物的结构特点及化学性质,综述了松香及其衍生物在无机功能材料中的应用,并展望了松香衍生物在无机功能材料开发中的应用前景。

关键词：松香衍生物无机材料表面活性剂

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木质基电化学储能器件的研究进展

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材料导报 2020年第23期34卷 23001-23008页

作者：张伟业刘毅郭洪武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北京100083

随着全球能源需求的持续增长,高效的能源存储方式变得尤为关键。电化学储能器件(如超级电容器、锂离子电池等)是一种典型的高效储能系统,其中超级电容器具有功率密度高、循环寿命长等优点;锂离子电池具有能量密度高、无记忆效应、自放... 详细信息

随着全球能源需求的持续增长,高效的能源存储方式变得尤为关键。电化学储能器件(如超级电容器、锂离子电池等)是一种典型的高效储能系统,其中超级电容器具有功率密度高、循环寿命长等优点;锂离子电池具有能量密度高、无记忆效应、自放电率低等优点。但现有电化学储能器件不可生物降解,对环境有一定的危害。生物质如木材作为光合作用的产物,具有低成本、可再生、绿色环保等优点,采用生物质制备衍生的电化学储能器件越来越受到人们的重视。电化学储能器件主要由电极材料、电解质及集流体等部件构成,器件的设计组装方式和结构形式是影响其电化学性质的一大关键因素。目前,关于电化学储能器件的制备,例如超级电容器是将碳材料等磨成粉末并加入粘合剂进行和浆制片,粘合剂的加入容易阻塞活性炭孔洞,从而降低其电化学性能,而且活性炭只能作为多孔储能物质,本身无法作为自支撑材料用于制备电极。常规锂电池的制备是将电化学活性材料与导电添加剂和黏结剂溶解在有机溶剂中形成浆料,并将其涂覆在集电器上以形成电极,但在制备过程中会导致电极的破裂以及电化学活性材料从集电器上分离。木材是一种可再生的生物质资源,具有多层级结构,木材经高温炭化处理或者负载电化学活性材料后可作为3D导电基板,独特的开放直通道有利于促进离子传输并提供高表面积,以实现活性材料的有效负载。此外,采用水热法或电化学沉积的方法在炭化木材上负载金属氧化物/氢氧化物、具有高理论电容的导电聚合物,从而制备复合电极材料,并将其用于超级电容器自支撑电极,可使其显示出优异的电化学性能;以木材为基板并负载磷酸铁锂等活性材料制备电极,有效地解决了传统电化学活性材料与基板开裂脱离的问题。本文归纳了木质基电化学储能器件的研究进展,详细分析了木材在超级电容器、锂离子电池、锂空电池、锂硫电池的应用,着重介绍了木材的孔结构对电化学储能设备的影响,探讨了木质基电化学储能器件面临的问题及今后的发展前景,为制备高性能、环境友好型的木质基电化学储能设备提供参考。

关键词：天然木材多层级结构电化学储能器件超级电容器锂离子电池

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万寿菊秸秆微观形貌和化学组成的变异研究

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北京林业大学学报 2020年第1期42卷 149-156页

作者：杨国超王楠黄新鑫耿亚茹刘婧张求慧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】研究万寿菊秸秆的微观形貌、化学元素组成和官能团的变异规律,可以在微观尺度和分子水平上为科学合理利用农作物秸秆提供技术依据。【方法】采用场发射扫描电镜(FE-SEM)和电子能谱(EDS)表征万寿菊秸秆横切面的微观结构变异和化... 详细信息

【目的】研究万寿菊秸秆的微观形貌、化学元素组成和官能团的变异规律,可以在微观尺度和分子水平上为科学合理利用农作物秸秆提供技术依据。【方法】采用场发射扫描电镜(FE-SEM)和电子能谱(EDS)表征万寿菊秸秆横切面的微观结构变异和化学元素组成变异情况;采用彩色图像计算机分析系统,对万寿菊秸秆的上段、中段、下段进行胞壁率测量;采用傅里叶一维红外光谱(FTIR)、二阶导数光谱(SDIR)和二维相关红外光谱(2DIR)表征万寿菊秸秆沿高度方向上的官能团变异规律。【结果】万寿菊秸秆的径向尺寸在上段变异较小(极差为7.3),而在中段和下段的变异较大(极差分别是10.0和10.7);万寿菊秸秆的上段组织结构"粗疏",但在中段和下段的管孔直径及分布密度差异不大,导管类型主要是单管孔或复管孔,万寿菊秸秆的碳氧比在高度方向由上至下为0.73、0.79、0.83,呈现递增趋势,氮元素原子百分比也有同样趋势;万寿菊秸秆的胞壁率沿径向由内向外,高度方向由上向下均呈现出递增趋势;万寿菊秸秆不同高度对应的FTIR谱图在2 816~2 972 cm-1、1 651、1 461 cm-1、849~800 cm-1处,SDIR谱图在1 700、1 280 cm-1处,以及2DIR谱图在3 240~3 409 cm-1、2 921、2 850、1 619 cm-1处均存在较明显变化,表明对应官能团的种类与吸收峰强度和秸秆高度位置的变化有一定的相关性。【结论】通过对万寿菊秸秆微观形貌和官能团分析,揭示了万寿菊秸秆的径向尺寸、内部组织结构、碳氧原子百分比、细胞的胞壁率与秸秆生长高度方向的对应关系;推测出秸秆主要化学成分所含官能团的种类和数量在秸秆生长高度方向上的变异规律。

关键词：万寿菊秸秆微观形貌化学组成变异规律

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热处理温度和时间对杉木质量损失和静曲强度的影响

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北京林业大学学报 2020年第10期42卷 137-144页

作者：张静漆楚生母军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]热处理可以改善木材的尺寸稳定性,同时会降低木材质量并影响木材力学性能,有必要探明热处理对木材质量和力学性能的作用机制。[方法]本研究选用人工林杉木薄片作为试验材,在160、180、200、220℃及氮气环境下分别处理1、2、3、4、... 详细信息

[目的]热处理可以改善木材的尺寸稳定性,同时会降低木材质量并影响木材力学性能,有必要探明热处理对木材质量和力学性能的作用机制。[方法]本研究选用人工林杉木薄片作为试验材,在160、180、200、220℃及氮气环境下分别处理1、2、3、4、5、6h,测试处理后木材的质量损失率(mL)和静曲强度(MOR),采用ATR-FTIR、TGA进行表征,并建立热处理杉木质量损失率和静曲强度的预测模型。[结果]热处理温度低于200℃时,温度比时间对杉木质量损失率和力学性能的影响更显著。当热处理温度高于200℃时,温度和时间对质量损失率和力学性能均有显著性影响。热处理杉木的质量损失率随热处理温度升高和时间延长呈非线性增加,质量损失率范围在0.2%~17.6%之间,其预测模型为lnmL=0.8lnt+9.35lnT-53.67(t为时间,T为温度),R2为0.99,试验测试值与模型预测值基本一致。杉木的MOR随热处理温度升高和热处理时间延长线性降低,与未处理杉木相比,MOR降低了4.4%~74.8%,其预测模型为MOR=-2.57t-0.82T+220.44,R2为0.93,该模型总体预测效果较好。热处理杉木MOR随质量损失率增加呈指数下降,两者关系模型为MOR=65.4e^-20mL+16.4,R2为0.95,此模型能够预测MOR随质量损失率的非线性变化趋势。[结论]通过试验数据建立了杉木的质量损失率与热处理条件,MOR与热处理条件,质量损失率与MOR之间的经验方程,可预测热处理木材质量损失和MOR的变化趋势,为木材热处理工艺的优化和热处理木材性能预测提供参考和依据。

关键词：热处理杉木质量损失力学性能预测模型

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低黏度大豆蛋白胶黏剂制备及其在刨花板应用

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木材科学与技术 2022年第3期36卷 33-39页

作者：徐艳涛刘晴韩宇飞雷得定郭永胜高强李建章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北京100083 永港伟方(北京)科技股份有限公司北京100080 山东千森木业集团有限公司山东临沂273401 德华兔宝宝装饰新材股份有限公司浙江湖州313200

常规大豆蛋白胶黏剂在刨花板应用中存在黏度高、无法喷胶、固体含量低及耐水胶接性能差等问题。为解决上述问题,本研究通过破坏大豆蛋白分子结构及分子间作用力降低胶黏剂黏度,提高胶黏剂固体含量,以满足刨花板生产工艺要求;利用环氧类... 详细信息

常规大豆蛋白胶黏剂在刨花板应用中存在黏度高、无法喷胶、固体含量低及耐水胶接性能差等问题。为解决上述问题,本研究通过破坏大豆蛋白分子结构及分子间作用力降低胶黏剂黏度,提高胶黏剂固体含量,以满足刨花板生产工艺要求;利用环氧类交联剂与大豆蛋白交联反应形成交联网络,提高胶黏剂的耐水性和刨花板的力学性能。改性大豆蛋白胶黏剂固体含量提高至30.95%,比未改性大豆蛋白胶提高31.9%;黏度降低至35 s(涂-4杯,25℃),且储存240 h后仍然低于60 s(涂-4杯,25℃),可实现喷涂施胶,板坯预压成型性能良好,可替代表层异氰酸酯胶制备低成本无醛刨花板产品。当表层刨花加入19.8%改性大豆蛋白胶黏剂,芯层刨花加入2.6%改性大豆蛋白胶黏剂和1.7%异氰酸酯时,制备密度654 kg/m^(3)的刨花板,其2 h吸水厚度膨胀率(2.20%)、静曲强度(12.16 MPa)、弹性模量(2163 MPa)、内胶合强度(0.53 MPa)、表面胶合强度(0.85 MPa)等性能指标满足GB/T 4897—2015《刨花板》P2型刨花板的要求。

关键词：大豆蛋白胶黏剂刨花板黏度固体含量力学性能

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角钢-集成材L形组合柱的受压性能研究

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林业工程学报 2020年第1期5卷 53-60页

作者：李威高颖孟鑫淼胡祺斌邱雅琴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 北京林业大学土木工程系北京100083

为提高装配式木结构中异形柱的力学性能,设计了一种用热压等边角钢和SPF集成材为原料,环氧树脂胶黏剂连接制作的角钢-集成材L形组合柱,作为框架结构或框架剪力墙结构的角柱。以角钢边宽度对L形柱正截面承载力的影响进行了轴压试验研究,... 详细信息

为提高装配式木结构中异形柱的力学性能,设计了一种用热压等边角钢和SPF集成材为原料,环氧树脂胶黏剂连接制作的角钢-集成材L形组合柱,作为框架结构或框架剪力墙结构的角柱。以角钢边宽度对L形柱正截面承载力的影响进行了轴压试验研究,并进行ANSYS有限元模拟,以判断模拟预测的准确性。结果表明:角钢-集成材L形组合柱相对于同截面面积的木柱而言承载能力上升37.0%~51.4%,刚度上升36.5%~72.8%,同时L形柱有良好的延性;适当增加L形柱中的角钢边宽度可以使承载能力有效提高,但是其短边处的集成材易产生破裂,增加试件的脆性破坏;集成材之间的环氧树脂胶合界面在破坏前后都性能良好,在材料弹性阶段钢材和木材有效共同受力,承载力计算时需要考虑钢材的塑形增强作用;ANSYS有限元模拟的角钢-集成材L形组合柱弹性模量结果和试验结果一致,误差在10%以内,模拟结果基本可靠。研究成果对于预测角钢-集成材L形组合柱在实际预制装配时的安全可靠性提供了理论依据。

关键词：钢木组合结构集成材异形柱受压性能有限元分析

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“双碳”战略下生物质活性炭材料生产与应用发展探析

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林产工业 2022年第4期59卷 48-51,63页

作者：任学勇祁项超曹畅刘学磊常建民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北京100083 河北省活性炭产业技术研究院(筹建) 河北省活性炭技术创新中心河北承德067500 绿色发展大数据决策北京市重点实验室北京100192 北京市产品质量监督检验院北京100023

生物质活性炭是符合绿色发展理念的碳中性材料,其大力发展和推广应用有助于实现国家“双碳”目标。为促进生物质活性炭产业发展,综述了炭化、活化、改性和再生等生产工艺,讨论了其在吸附净化、催化反应和能源储存等方面的应用,从拓展原... 详细信息

生物质活性炭是符合绿色发展理念的碳中性材料,其大力发展和推广应用有助于实现国家“双碳”目标。为促进生物质活性炭产业发展,综述了炭化、活化、改性和再生等生产工艺,讨论了其在吸附净化、催化反应和能源储存等方面的应用,从拓展原料、优化工艺、开发新装备、研制新产品和开展“碳中和”战略规划及标准化研究等方面提出了进一步加快生物质活性炭产业发展的建议。

关键词：生物质活性炭碳中和绿色低碳产业规划

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天然表面活性剂辅助制备羟基磷灰石材料研究

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功能材料 2021年第5期52卷 5195-5199,5220页

作者：谷婉婷董雨萱刘彤韩冰詹舒辉蒋建新韩春蕊宋杰北京林业大学材料科学与技术学院林业生物质材料与能源教育部工程研究中心北京100083 江苏省生物质能源与材料重点实验室南京210042 美国密西根大学(弗林特)生物与化学系美国密西根州48502

羟基磷灰石(HAP)是稳定和生物相容性优良的骨修复和药物递送功能材料,其制备合成具有重要意义。以天然表面活性剂——无患子皂苷作为模板和修饰剂,采用水热法,制备得到蒲公英微球和纳米颗粒两种羟基磷灰石材料,并以X射线衍射(XRD)和扫... 详细信息

羟基磷灰石(HAP)是稳定和生物相容性优良的骨修复和药物递送功能材料,其制备合成具有重要意义。以天然表面活性剂——无患子皂苷作为模板和修饰剂,采用水热法,制备得到蒲公英微球和纳米颗粒两种羟基磷灰石材料,并以X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对材料的结构进行表征。考察了酸碱条件下皂苷浓度对材料形貌的影响,发现酸性条件下,随着皂苷浓度的增加,棒状结构变短,浓度增加到2g/L(10 CMC)时成长为蒲公英状聚集体,此时皂苷起到模板作用;碱性条件下起到修饰分散作用,材料趋于规整和均匀。为充分研究无患子皂苷在材料制备中的作用,采用GaussView软件对无患子皂苷的结构进行量子化学计算,得到最优构型和对静电分布图,推测无患子辅助制备HAP主要通过有机物和Ca2+之间的静电吸附作用,用作模板或修饰剂。该研究从量子化学等角度研究天然表面活性剂辅助制备HAP原理,不仅对HAP功能材料开发研究就有重要意义,也扩宽了天然表面活性剂在无机功能材料制备中的应用。

关键词：无患子皂苷羟基磷灰石量子化学模板修饰

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腹板开孔木工字梁受弯性能试验及有限元分析

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广西林业科学 2021年第6期50卷 725-733页

作者：熊亚荻赵东晖陈泓君高颖孟鑫淼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 北京林业大学土木工程系北京100083

在木工字梁腹板上开孔可同时满足美观和经济需求,但开孔使得腹板内的应力重新分布,工字梁的受力性能和破坏机理发生改变。以开孔直径、位置和数量为参数,对8根1.5 m跨度的木工字梁进行三点弯曲试验,研究不同开孔情况下木工字梁的力学性... 详细信息

在木工字梁腹板上开孔可同时满足美观和经济需求,但开孔使得腹板内的应力重新分布,工字梁的受力性能和破坏机理发生改变。以开孔直径、位置和数量为参数,对8根1.5 m跨度的木工字梁进行三点弯曲试验,研究不同开孔情况下木工字梁的力学性能。结果表明,开孔直径由90 mm增大至130和170 mm时,木工字梁的峰值荷载分别下降16.17%和29.43%;在开孔直径相同的情况下,开孔位置由750 mm的跨中移动到距离腹板边缘300和500 mm时,木工字梁的峰值荷载分别下降28.82%和6.91%;在五等分点开4个90 mm孔的试件峰值荷载比在距离腹板边缘300 mm处两边各开1个130 mm孔的试件高出28.23%。采用ABAQUS软件进行有限元模拟,模拟破坏现象同试验观测现象一致,拟合得出的试件刚度与试验值误差在5%以内,模拟结果准确。本研究可为木工字梁的市场应用提供理论参考。

关键词：木工字梁孔径开孔位置承载力有限元分析

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太阳能预干联合热压干燥对桉木单板物理性能的影响

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西北林学院学报 2020年第1期35卷 246-251页

作者：张新宇张静母军储德淼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

近年来木材太阳能干燥技术取得了一定的进展,但太阳能的不连续、不稳定性使其难以实现连续化干燥,因此联合干燥成为了发展热点。针对桉木单板探索了联合干燥对单板物理性能的影响,模拟太阳能将单板含水率由50%预干至25%~30%,然后联合热... 详细信息

近年来木材太阳能干燥技术取得了一定的进展,但太阳能的不连续、不稳定性使其难以实现连续化干燥,因此联合干燥成为了发展热点。针对桉木单板探索了联合干燥对单板物理性能的影响,模拟太阳能将单板含水率由50%预干至25%~30%,然后联合热压干燥;设置热压温度为140℃、160℃、180℃、200℃,时间为2、3 min,压力为0.5 MPa。对联合干燥单板的压缩率,导热系数、表面颜色、平衡含水率进行测定,并采用扫描电子显微镜、傅里叶红外及XRD衍射光谱对微观层面变化进行分析。研究表明,太阳能预干联合热压干燥相比全程采用太阳能干燥节省时间约为50%;随着热压干燥温度的增加,单板厚度压缩率增大,导热系数增加率最大为14.6%,明度值L*降低范围为0.4%~12.81%,表面颜色朝着暖色调方向发展;与未处理材相比,联合热压干燥后单板的平衡含水率呈降低趋势,最大减小约20%,且由XRD分析可知,联合热压干燥可使单板纤维素相对结晶度增加,能在一定程度上提高单板的尺寸稳定性;SEM显示热压处理改善了表面裂隙,有助于提高后期的胶合质量。因此太阳能预干联合热压干燥能够提高单板干燥效率与应用价值,在一定程度上可以改善单板干燥质量。

关键词：太阳能预干热压联合干燥桉木单板物理性能

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