科学、合理地利用我国的竹材资源

科学、合理地利用我国的竹材资源南京林业大学竹材工程研究中心张齐生１我国的竹材资源我国有竹类植物４０余属４００多种。南自海南岛、北至黄河流域，东起台湾、西迄西藏的错那和雅鲁藏布江下游的辽阔地域都有竹类植物分布。其中长江以南地区的竹种最多、生长最旺、面积...

现代建筑室内装饰中竹材的应用与设计实践

为推动竹材在现代建筑室内装饰领域的合理运用,并助力低碳经济的持续发展,深入探讨了竹材在现代建筑室内装饰中的应用及其设计实践。首先对竹材的自然特性和物理特征进行了分析,明确了其在室内装饰领域的显著优势;其次,详细剖析了竹材在地面铺装和墙面装饰中的实际应用效果;最后,通过线元素和面元素两个维度,对现代建筑室内装饰的设计实践进行了探讨。结果表明,竹材作为一种绿色低碳的室内装饰材料,不仅具有优良的形态表现力和多元的空间功能,而且对实现双碳目标具有重要意义,值得在现代建筑装饰行业中进一步推广和应用。

竹材在乡村景观中的低技术转换与升级应用

乡村景观的改造与提升是近年来的关注焦点。竹材作为一种快速生长、可再生的植物材料,在乡村景观的营建中具有很大的潜力。本研究介绍了竹材的基本性能与应用优势,分析了竹材加工的低技术转换与升级的主要方式和现实意义,通过设计案例的分析,梳理了竹材在乡村景观中应用的多种类型,总结了竹材在乡村景观中低技术转换与升级的主要路径。

不同肥料种类对毛竹材物理力学性质的影响

为探讨不同肥料种类对毛竹材物理力学性能的影响,于2021—2022年以福建省建瓯市房道镇埂尾村长期失管状态下的毛竹林为研究对象,以不施肥为对照,探讨施用有机肥、无机复合肥、有机肥+无机复合肥(简称复混肥)后不同年龄毛竹材气干密度、全干密度、基本密度、体积气干干缩率、体积全干干缩率、抗弯强度、抗弯弹性模量和顺纹抗压强度等8个物理力学性质相关指标的差异。结果表明,施用复混肥和有机肥后毛竹材密度大于施用无机肥的毛竹材密度,施肥的毛竹材密度均高于对照组。施用复混肥和有机肥的毛竹新竹材抗弯强度和抗弯弹性模量均高于施用无机肥和对照组。施用不同肥料类型均一定程度上提高Ⅰ—Ⅲ度毛竹材的顺纹抗压强度,其中施用复混肥和有机肥显著提高毛竹竹材顺纹抗压强度。相关性分析和主成分分析表明,竹材密度和体积干缩率是所调查竹材物理力学性质指标中的典型特征指标。综合分析可知,施用有机肥和含有机肥的复混肥的竹材具有更优良的物理力学性质。

竹材性质及其资源开发利用的研究进展

论述了竹类植物的资源概况、竹材的解剖与理化特性 ,重点分析了竹材造纸、竹材人造板、竹类植物的药用与保健功能、生态功能以及竹炭等的开发利用情况 ,并对竹类资源合理开发提出了具体建议。

竹材微炭化干燥工艺中液体产物特性分析

在固定床反应器上采用微炭化工艺干燥处理竹材,并对干燥尾气进行冷凝回收,探讨微炭化干燥工艺对竹材干燥冷凝液体产物特性的影响。研究结果表明:竹材于210℃微炭化干燥处理得到冷凝液体主要含有酸、醛、酯、酮和酚类物质。微炭化工艺对竹材干燥液体产物特性有显著影响,210℃时醛类物质质量分数达22.14%,250℃时醇、酚类物质质量分数分别为25.13%、28.33%;升温速率造成酸、醛类物质先增加后减少,10℃/min时最大,分别为67.89%、22.14%,酮类物质变化趋势则相反,20℃/min时最大,为21.35%;随氮气流量增大,酸类物质增加,由51.84%增至81.71%,醛类、酮类物质减少,分别由26.07%、10.95%降至8.36%、2.58%。竹材微炭化干燥液体产物成分与木、竹醋液相似,具有用作植物生长促进剂、土壤改良剂等潜力。

竹材利用标准及其国际标准化的需要

文章阐明了制定竹材利用标准的意义、原则和思路,分析了我国竹材利用标准的现状,并对标准所涉及的内容进行了描述。通过与印度竹材物理力学性质标准的对比,和试验验证加载速度对竹材力学性质测试结果的影响,指出了我国竹材利用标准的不足及竹材利用标准的国际标准化的需要。

高温热处理毛竹材诱发变色机理研究

采用4年生中部毛竹,对其进行160℃、180℃、200℃热处理2 h。定性观察高温热处理后毛竹颜色的直观变化,借助化学成分分析和红外光谱分析方法,研究高温热处理竹材的诱发变色机理。结果表明:高温热处理后,竹材木质素含量上升,增加了20.89%。木质素中发色基团增多,助色基团也发生了变化,从而导致了热处理竹材的诱发变色。特征官能团甲氧基峰值发生蓝移,波长减小,使得竹片外观颜色变深。

多尺度卷积神经网络融合Transformer的竹材缺陷识别方法

在竹材缺陷识别的研究中,竹片形状、缺陷部位颜色深浅及裂纹大小差异都是制约模型识别准确率的关键。针对上述问题,提出一种适用于中小数据集的多尺度卷积神经网络融合Transformer的竹材缺陷识别方法,以更好地提高竹材缺陷识别的准确率。该方法在卷积神经网络的主干上进行改进,从获取不同尺度语义信息的角度出发,首先利用卷积神经网络在不同尺度的特征图上捕捉图像局部语义信息,然后将不同尺度的语义特征映射为特征符号,同时引入Sinkhorn分词器对不同阶段的卷积神经网络特征符号化以减少特征冗余,再通过Transformer对特征符号之间的关系进行建模以学习图像全局语义信息。试验结果表明,与VGG16、ResNet50、DenseNet121、ViT这4种深度学习模型相比,基于多尺度卷积神经网络融合Transformer的方法能够更高效地提高竹材缺陷识别模型的性能,在竹材缺陷图像数据集上的平均识别准确率达到了99.13%。该方法识别速度更快、精度更高,且具有良好的鲁棒性,为竹材缺陷的实时自动识别提供了新思路,同时也验证了所提出方法的有效性。

纳米铜热处理竹材制备及其防霉性能

以毛竹为原料,通过将竹材真空浸没于氢氧化铜、聚乙二醇200和二乙醇胺混合溶液中,并在热处理温度为220℃的条件下分别进行4,6和8 h的热处理,借助液相还原原理,在热处理竹材内部生成纳米铜。通过场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对热处理竹材进行定性和定量表征。SEM和EDS检测显示,铜元素存在于竹材内部,并且含量随热处理时间增加而增多;XRD和XPS测试证实了存在于竹材内部的铜元素由纳米铜颗粒和少量纳米氧化铜组成;FT-IR结果表明,竹材中的半纤维素发生降解,亲水性基团数量明显降低。热处理后竹材的力学性能均有一定程度降低,吸湿性明显下降。然而,纳米铜热处理竹材的静曲强度和弹性模量仍分别能达到92 MPa和8.9 GPa,接触角均高于120°,吸湿率均低于5.0%,明显优于热处理竹材。黑曲霉、绿色木霉和桔青霉的防霉性能测试结果显示,纳米铜热处理竹材基本未发生霉变,3种霉菌的平均感染值在0.1以下,霉变防治效力均高于96%,相对于天然竹材和热处理竹材具有显著的改善,表现出优异的防霉性能。本研究提出的一步法制备纳米铜热处理竹材的思路不仅工艺简单,制品性能优异,还将进一步拓宽竹材的应用领域,促进“以竹代塑”的高效发展。

热处理对竹材结构与力学性能的影响

热处理工艺对竹材材性改良、提高耐腐蚀性具有重要意义。以新鲜竹材为原料,研究不同热处理温度对竹材表观色彩、化学组成、微结构及力学性能的影响,探究内在联系及影响作用。结果表明:竹材热处理过程中会发生热解反应,破坏竹材原有维管束结构,改变其化学组成。随热处理温度升高,竹材颜色加深,温度对竹青颜色的影响显著高于竹黄;竹材中半纤维素含量降低,250℃处理的竹材中含半纤维素最低(15.85%);木质素含量增加,250℃处理的竹材中含木质素最高(30.47%);结晶度先增加后降低,160℃处理的竹材中纤维素结晶度最高,为72.02%。竹材抗拉强度和抗弯强度随温度升高先增加后降低,160℃处理的竹材抗拉强度74.52 MPa,抗弯强度44.14 MPa,较原料分别提高25.60%和15.37%。相关性分析表明竹材抗拉强度和抗弯强度与其自身的半纤维素含量和纤维素结晶度呈正相关、与木质素含量呈负相关。

竹材利用的新发展

竹材是我国森林资源的一个重要组成部分,我国竹林面积有340万公顷,居世界第二位,竹林产量约500万吨,占世界第一位。目前,我国竹业年产值已达55亿元,竹产品创汇1.5亿美元,竹子已突破传统利用范围,在建筑、造纸、轻工、食品、农具、包装、运输等方面广为应用,竹林多分布在山区,边远地区,这对于帮助山区脱贫致富具有重要意义。千百年来,竹材多数是以原竹的形式或经过简单加工后用于农业、渔业、建筑业和编织生活用具及农具,没能形成现代化的工业生产,近年来,人们从木材制成人造板上得到了启发,提出了制造竹材人造板的想法,并取得了成功。

油热处理对竹材声学振动性能的影响

为探究油热处理对竹材声学振动性能、尺寸稳定性的影响规律,减少竹乐器在使用过程中出现开裂、变形,从而导致音质受损的不利影响,以大豆油为加热介质对竹材进行热处理,热处理温度分别为140、170、200℃,加热时间分别为2 h和4 h,利用双通道快速傅里叶变换分析仪得到试件处理前后的振动频谱图,读取其前五阶弯曲振动频率,分析声学振动性能参数,研究油热处理对竹材声学振动性能、尺寸稳定性的影响。处理后竹材的比动弹性模量(E_(sp))、声辐射品质常数(R)有明显提高,密度(ρ)、声阻抗(ω)、动力学损耗角正切(tanδ)和E/G呈下降趋势,声学振动效率得到提高。其中,经200℃、4 h处理后带有竹节的竹材声学振动性能提升最大,E_(sp)增幅为29.20%、ρ降幅为15.12%、R增幅为33.75%、ω降幅为3.41%、tanδ降幅为40.52%,E/G降幅为2.33%。最小体积干缩率和最大抗吸湿膨胀率分别为0.33%、56.95%,体积干缩率和体积吸湿膨胀率随处理时间和温度的增大而减小。结果表明,当油热处理时间为200℃,时间为4 h时,试件的声学振动性能得到了较好的改善,油热处理对竹材声学振动性能和尺寸稳定性的提升有积极作用。

竹材在建筑结构中的应用

竹子是一种天然的含有丰富木质纤维素的大型草茎植物。在日本、中国、菲律宾、印尼和其它亚洲国家,已将这种奇特的草茎植物应用于诸如桥梁、城镇和乡村住宅、下水道和运河等结构工程。1 天然竹材的基本特性1.1 强度与弹性模量 当竹子应用于像板或梁等结构形式时,必须了解其抗弯特性。原竹的抗弯强度一般为120～250MPa。

基于高光谱成像技术的罗竹竹材含水率检测

快速、无损的竹材含水率测定对竹材加工和品质控制至关重要。该研究利用可见/近红外(400~1000 nm)高光谱成像技术,开发了罗竹竹材含水率水平的快速无损判别方法。通过采集不同含水率水平的罗竹竹材高光谱图像,对比不同预处理方法后,分别采用主成分分析(PCA)、独立成分分析(ICA)、竞争性自适应重加权采样(CARS)和连续投影算法(SPA)提取光谱特征,进而构建基于支持向量机(SVM)的判别模型。此外,还探索了基于ResNet-Lite网络和全波段高光谱图像的判别竹材含水率水平的方法。结果表明,基于全光谱数据的SVM模型在验证集上的准确率为93.33%;而采用CARS-SPA筛选的12个特征波长能较好地反映不同含水率下竹材的光谱差异,相应建立的CARS-SPA-SVM模型的判别准确率为94.81%。相比之下,ResNet-Lite模型取得了最高的准确率(96.67%),且无需复杂的预处理和特征提取工作。研究表明,高光谱成像结合机器学习为竹材含水率的快速无损检测提供了一种有效途径。

四川宜宾三种竹材纤维形态、化学成分与制浆性能

为合理利用四川省宜宾市的竹材资源,发展竹材造纸工业,选用花吊丝竹、倬牡竹和梁山慈竹3种丛生竹作为研究对象,对其纤维形态、化学组成和制浆性能进行分析。结果表明,3种竹材的平均纤维长度在1.6 mm以上,长宽比均高于90;从化学成分上看,3种竹材的纤维素含量、半纤维素含量和苯醇抽提物含量无显著差异;除梁山慈竹外,另2种竹材的平均综纤维素含量均高于70%,达到造纸质量要求;倬牡竹的平均木质素含量相对较高,为23.08%;梁山慈竹的平均灰分含量为1.48%,显著高于另外2个竹种。综上,3种竹材均可用作造纸原料,从降低加工难度和加工成本的角度考虑,可选用木质素和灰分含量较低的花吊丝竹作为优质的制浆造纸原料。

竹材物理力学性质影响因素研究进展

竹材是竹质代塑产品的重要原材料。竹材的物理力学性质是衡量竹材质量的重要指标之一。研究竹材主要物理力学性质的影响因素,有助于合理开发竹材资源和高效科学加工利用竹材,进而有助于开发高性能、高质量的竹质代塑产品。文章梳理了竹材物理力学性质的主要影响因素,包括竹种、竹龄、竹秆部位、竹材含水率、地理种源、立地条件、海拔高度、林分结构、采伐时间、施肥、病虫害和钩梢,这将为竹质代塑产品用的竹材选材、竹材分类利用以及竹材分级提供参考。

竹材酶水解制备单糖的预处理研究进展

糖类是生物体的基本营养物质和重要组成成分,糖平台化合物指糖类经生物或化学转化而来的基本化学物质,并可进一步转化为高价值的生物基化学品或材料。利用资源量大、生长周期短的竹材制备单糖,进而开发一系列生物基糖平台化合物,前景广阔。竹材可通过绿色、环保、可持续的生物酶水解工艺制备单糖,其中最关键的步骤是预处理,要求成本合理、废液处理过程简便环保,且木质素能够有效利用。本研究综述近10年来预处理对竹材酶水解制备单糖的影响,从反应机理、底物收率、底物中纤维素含量、酶水解性能和糖降解生成发酵抑制物等角度,概括总结物理法、化学法、物理化学法、共晶溶剂法、有机溶剂法和其他方法等预处理方法的优势和不足。基于绿色高效转化利用的目标,建议竹材预处理制备单糖要综合考虑预处理工艺、生物酶制剂、竹种、竹龄和木质素高值化利用等因素,并提出未来竹材生物炼制技术的研究方向:1)竹材的致密和坚硬结构是影响其高效预处理的重要因素,需探索系统的低耗能破碎方法;2)研发具备廉价、绿色、工艺简便和降解产物少的预处理药剂以及符合竹材结构特性的预处理方法;3)研发竹材木质素高值化利用关键技术与工艺,推进竹材原料全化学组分利用。

竹材弯曲胶合家具发展现状

我国是世界上竹林资源储量最多的国家,竹材作为一种速生材料,绿色环保且具有优异的顺纹弯曲性能,是制作曲线型家具的理想材料。本文通过对竹材弯曲胶合家具的造型要素、工艺特点进行整理归纳,对竹材弯曲胶合工艺研究进展及问题进行总结分析,以期为竹材高效利用提供参考与理论依据,助力竹材弯曲胶合技术的发展。

生物质基木竹材改性剂研究进展及存在问题

随着环境和资源问题的加剧,木竹材改性的环保性和安全性得到了越来越广泛的关注。传统木竹材改性技术大多以化石资源为原料,普遍存在高能耗、高污染、改性材不可降解等问题。因此,需要探索高效、低能耗、绿色环保的木竹材改性技术。生物质基木竹材改性剂源于生物质资源,不仅能改善木材和竹材性能,还能降低原材料的化石资源依赖性,最大限度保持木质材料的可降解性能,这为木竹材改性的发展提供了新思路。本文以糠醇树脂改性、松香改性、聚酯类聚合物改性等改性方法为主,对近年来以生物质及其衍生物作为木竹材改性剂的相关研究进行了总结,并对其存在的问题进行了分析,以期为木竹材改性技术的研究与发展提供借鉴。