基于氧化还原法水稻秸秆基抑菌薄片的制备及表征

为充分利用当地农业废弃物水稻秸秆,以南粳46水稻秸秆为原料,用氧化还原的处理方法,通过光学表征、红外光谱、微观形貌及元素分析来研究不同浓度硝酸银溶液对纳米银颗粒生成的影响,用热重分析法和抑菌环法测试了薄片的主要性能,探索氧化还原法制备纳米银颗粒在水稻秸秆纤维上的应用。结果表明:氧化还原法在水稻秸秆纤维上较好地负载上纳米银颗粒,具备一定的抑菌效果,不同浓度的硝酸银溶液对纳米银颗粒的粒径和分布影响明显,硝酸银浓度为40mmol/L时纳米银颗粒负载和抑菌效果最佳。

木栓脂加固处理对饱水古木吸湿性及尺寸稳定性的影响

为了探究天然植物源考古木材加固剂——木栓脂对饱水古木吸湿性及尺寸稳定性的影响,将从栓皮栎树皮中提取的木栓脂与双癸基二甲基氯化铵表面活性剂按一定质量比配制一种新型水溶性加固剂对饱水考古木材进行加固处理。基于质量增加率、尺寸抗收缩率、色度、平衡含水率的变化以及吸湿等温线(GAB)模型拟合分析加固处理对古木理化性能的影响,并通过扫描电镜(SEM)和傅里叶变换红外(FT-IR)光谱法表征加固剂在古木中的分布及主要化学组分含量变化规律,探讨木栓脂对古木的加固机理。结果表明:当木栓脂加固液质量分数为35%时,加固古木的质量增加率达到最大值69.35%,弦向、径向和轴向的抗收缩率均达到最大,分别为81.59%,57.88%和83.83%,加固古木尺寸稳定性提高。加固古木与未处理古木相比颜色无明显变化,明度值等颜色参数变化较小,其中木栓脂加固古木的明度差值较未处理古木减小了0.78~3.37,总色差值减小了0.40~1.71。SEM与FT-IR表征发现,加固剂在古木中的加固类型包括细胞腔部分填充、细胞腔完全填充和与细胞壁结合3种方式。加固后的古木平衡含水率的变化和GAB模型的拟合结果表明,加固古木在各相对湿度条件下的平衡含水率显著降低,木材的吸湿性能变差。研究证明利用木栓脂对饱水考古木材加固处理是一种新型有效的加固方法,该处理方法可有效提升古木尺寸稳定性,并降低其吸湿性,有助于文物在馆藏环境下进行长期保存。

棕榈叶鞘维管束纤维的结构及其生长变化(英文)

利用光学显微镜、傅里叶变换红外光谱和扫描电镜对棕榈(Trachycarpus fortunei)叶鞘维管束纤维的结构及其生长变化的研究分析表明:(1)宏观上,叶鞘从叶基部至顶部颜色由白色逐渐变为棕褐色,薄壁细胞逐渐失活;(2)叶鞘自叶基部至顶端的木素相对含量逐渐增加,而纤维素和半纤维素相对含量则逐渐减少;(3)棕榈植物维管束纤维表面均被硅石颗粒覆盖,这些硅石颗粒的大量存在,对棕榈的耐腐性或起到一定的积极影响。

三元系溶液浓度对折射率的影响

通过对不同浓度碳酸钠和葡萄糖混合溶液折射率的测定,验证当组分单一或组分结构相似时,溶液的折射率和溶液的浓度呈线性关系。发现当两种单一溶液混合在一起,溶质粒子之间相互作用对折射率大小有一定的影响。并对溶质离子之间的交互作用进行了进一步分析。通过二元方程分析,得到三元系溶液折射率与浓度的函数关系n(x1,x2)=n0+Ax1+Bx2+Cx1x2,并求得影响系数C的大小。

李洲坳东周古墓棺木用材树种鉴定及材性分析

通过对李洲坳东周古墓47具棺木进行现场取样鉴定,发现除编号G44棺木树种为楠木(Phoebe sp.),其余均为杉木(Cunninghamia lanceolata)。对杉木材质棺木进行物理力学性能测试,结果表明:出土木材的气干密度与正常材差异较小;出土杉木木材强度为正常材的65%左右;出土木材降解程度相对较低,这与棺材埋藏的封闭环境具有较大的关系;木材的降解主要与土壤的酸碱水解作用有关,并非由真菌与细菌引起。

连云港藤花落史前古城遗址出土木材的树种鉴定(英文)

连云港藤花落遗址为龙山文化遗址;龙山文化是公元前3000年至公元前2000年分布于黄河中下游地区的人类文化。对取自藤花落遗址的3块出土木材样品进行鉴定,编号为99T2和03LT-F48(3)-1为松属双维管束松亚属Pinus subgenus Diploxylon的树种,结合地理位置分析,该木材样品树种应为赤松(Pinus densiflora);编号03LT-F48(3)-2为黄连木(Pistacia chinensis)。此鉴定结果对证明中国是赤松原产地之一提供了理论支持。

南京大报恩寺遗址出土阿育王塔所用木材的树种鉴定

对2008年南京市博物馆组织发掘南京大报恩寺遗址地宫埋藏的宋代七宝阿育王塔所用木材进行了树种鉴定。鉴定结果表明:阿育王塔中两个木构件所用木材均为产自印度的檀香(Santalum album)。经分析可以推断阿育王塔所处的天禧寺在北宋"大中祥符四年"(公元1011年)时期具有较高的佛教地位。

长江滩地杨木纤维形态特征及径向变异

对安庆段长江滩地I-72杨的纤维形态特征及径向变异模式进行了研究。结果表明:I-72杨的纤维长度平均值为1.30 mm,纤维宽度平均值为22.60μm,纤维长宽比平均值为57.43,纤维双壁厚平均值为6.35μm,纤维壁腔比的平均值为0.40。I-72杨的纤维长度、宽度、长宽比、双壁厚及壁腔比的径向变异规律相似,自髓心向外逐渐增加,到一定年限达到最大值以后趋于稳定。其中纤维长度、长宽比及双壁厚的径向变异均呈y=b0xb1分布,纤维宽度和壁腔比的变化幅度不大。安庆段长江滩地I-72杨的纤维长度、宽度和双壁厚均比前人研究的滩地杨木I-72、I-69及非滩地杨木I-69低。

甘肃出土糟朽木器材质鉴定及特征分析

甘肃木器是反映河西走廊古丝绸之路文化、历史和社会重要的珍贵遗产。武威、高台作为甘肃木器重要的发现地,出土器物不仅类型、风格迥异,而且器物材质形态、结构特征明显,属于典型的糟朽木器类型。研究工作从木材学的角度出发,应用生物切片技术,对出土器物材质树种、特征及特性进行了科学鉴定和剖析。鉴定结果表明,树种类型有:①云杉;②冷杉;③圆柏;④落叶松;⑤胡杨;⑥榆树;⑦香椿;同时采用扫描电镜、X-射线衍射分析技术对糟朽木质纤维显微形态、结构进行了观察和分析,分析结果表明:出土糟朽木器木质结构已发生降解、腐变,其材质形态特征及特性会随着后期保存环境及其因素的影响、腐蚀而频繁变化或骤变。最后,分析工作对糟朽木器纤维素结晶度、降解度等相关物理参数进行了实验测定。测定结果表明:出土实物纤维素结晶度约为58%,而纤维降解度达到40%以上。综合以上鉴定结果和实验数据,得出以下结论:①甘肃木器制作材质涉及的树种种类较多,基本以云杉材为主,而青海云杉在祁连山林区分布广泛,为其制作用材提供了丰富的天然材料;②材质糟朽及纤维严重降解是甘肃木器重要的材质特征,表现为纤维(纤维素、半纤维素)含量降低呈现木素含量升高,而木素含量的相对增大,则是导致材质颜色变深的重要原因;③受糟朽器物自身含水率的变化、影响,其材质特征具有脆弱性和不稳定性,而且改变、变化过程通常具有滞后性,导致结果往往是致命的;④纤维素结晶度和纤维降解度是衡量和评估糟朽木器材质健康状况重要的物理参数,二者之间存在关联关系。本研究结果可为糟朽木器形态与结构研究提供科学依据和技术支撑。

鞭茜草木的木材物理力学性质

对鞭茜草木的主要物理力学性质进行了测定和分析,结果表明:(1)鞭茜草木材质硬重,气干密度为0.877 g/cm3,基本密度为0.649 g/cm3;体积干缩系数为0.734,甚大;差异干缩为1.56,属小级。(2)抗弯弹性模量为19 160 MPa,抗弯强度为161.6 MPa,顺纹抗压强度为74.3 MPa,冲击韧性为68 kJ/m2,综合强度为235.9 MPa,属甚高级。

氯化胆碱/尿素预处理水稻秸秆及其解离纤维结构性能的表征

采用氯化胆碱/尿素低共熔溶剂(DES)体系预处理水稻秸秆,协同盘磨机械均质化处理对秸秆纤维进行解离,当DES添加量为秸秆质量的1.5%、2.5%、3.5%、4.5%时,制备的解离纤维浆料分别标记为DES-1.5%、DES-2.5%、DES-3.5%和DES-4.5%,并以未添加DES处理得到的样品为对照样(CK)。利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)仪、扫描电子显微镜和荧光显微镜对解离纤维的性能进行表征,通过NREL法分析不同DES添加量处理的解离纤维的化学组分,并计算盘磨机械能耗及解离纤维的成膜力学性能。结果表明:DES体系协同盘磨机械均质化预处理可通过氢键的竞争作用破坏LCC的连接,从而促进秸秆纤维的解离,利于纤维分丝帚化。与CK相比,当DES添加量为3.5%时,微纤丝角和结晶度分别由35.84°、41.3%提高至47.61°、50.1%,木质素质量分数下降了5.3个百分点,且秸秆纤维表面层断裂加剧,盘磨加工能耗降低了160 kW·h/t,该条件下制备的秸秆纤维地膜加权力学性能最好。荧光显微镜观察结果表明DES预处理可加速木质素向秸秆纤维表层的迁移和溶出。

红外光谱结合PCA分析研究枫香果实多元醇液化反应进程

木质纤维原料富含羟基,可通过液化处理转化为具有较高反应活性的液态产物,实现其高值化利用。纤维原料的液化过程中存在降解和缩聚反应的竞争反应,直接影响液化产物的特性。为了研究枫香果实的液化反应过程,以聚乙二醇和丙三醇(4∶1 V/V)为液化试剂,对枫香果实进行不同时间(30,60,90,120和150 min)的液化处理。利用傅里叶红外光谱(FTIR)结合主成分分析(PCA)、X射线衍射(XRD)分别对液化残渣和液化产物进行表征。结果表明枫香果实的液化率随反应时间延长逐渐提升,最高为88.79%。基于液化率和羟值确定枫香果实的最佳液化时间为120 min,此时液化率为87.91%,液化产物的羟值为280 mg KOH·g^(-1)。FTIR和XRD分析表明液化反应初期以木质素和半纤维素的降解反应为主;液化后期,结晶纤维素开始降解,同时伴随着缩聚反应的发生。主成分分析发现,不同液化时间得到的液化残渣的官能团分布相对独立,可以作为判断枫香果实在液化过程中各组分降解的依据。液化时间90 min为液化过程的转折点,此时主导反应逐渐由降解转为缩聚反应。此外,为了探究枫香果实液化产物在聚氨酯泡沫应用上的可行性,添加不同含量(10%,20%和50%)的枫香果实液化产物成功制备得到了聚氨酯泡沫。FTIR分析表明,枫香果实的液化产物可代替多元醇制备聚氨酯泡沫,且液化产物的添加并未改变聚氨酯泡沫的化学结构。研究结果为进一步探究木质纤维资源的液化过程和枫香果实的液化利用提供了理论依据。

吸湿循环处理对常用乐器用材声学振动性能的影响

对不同针、阔叶材树种木材进行吸湿循环处理,通过对声学振动性能进行跟踪测试,研究吸湿循环处理对声学振动性能的改良效果,并探讨木材解剖构造的特异性对其声学振动性能改良效果的影响。以4种常用乐器用材泡桐、梓木、杉木和西加云杉为研究对象,制成标准试样250 mm(纵向)×50 mm(径向)×15 mm(弦向),经60℃干燥48 h后,置于25℃、相对湿度60%的环境中平衡,此为1次循环,共循环4次。测量并计算处理前、不同次数循环处理后4种木材声学振动参数的变化,并结合解剖构造进行分析。木材的纤维/管胞长度从大到小依次为西加云杉>杉木>泡桐>梓木。吸湿循环处理后,4种木材比动弹性模量和声辐射阻尼系数均呈增长趋势,其中泡桐的增长率最大,分别为27.95%和44.37%;西加云杉最小分别为3.84%和7.90%。木材的声阻抗变化率,梓木最大为-15.54%,西加云杉最小为-5.75%。试验结果表明:吸湿循环处理前后,梓木的声学振动性能均为最差;吸湿循环处理改善了木材声学振动性能,阔叶材声学振动性能的改善效果优于针叶材,其中泡桐的改善效果最好;吸湿循环处理2次后,木材比动弹性模量和声辐射阻尼系数、声阻抗均达到稳定,继续2次吸湿循环处理后基本保持不变。

不同染料标识木栓细胞壁中木栓脂的分布

以日本晚樱(Cerasus serrulata)为试验对象,取其新鲜树皮经固定、脱水、不同树脂包埋、切片,使用甲苯胺蓝、盐酸-间苯三酚、苏丹Ⅲ、苏丹红7B、硫酸氢黄连素-苯胺蓝5种染色对切片进行染色,研究木栓细胞中木栓脂的分布。结果表明:1)经不同染料染色后在明场下观察,苏丹Ⅲ的染色效果最好,可直接将木栓脂染成红色。结合甲苯胺蓝、苏丹红7B和盐酸-间苯三酚染色观察,均可确定木栓脂主要存在于木栓细胞壁的最外层。2)甲苯胺蓝可抑制木质素自发荧光,避免木质素自发荧光的干扰,直接观察到木栓脂的荧光。3)硫酸氢黄连素-苯胺蓝染色后,木栓脂的荧光在木栓细胞壁外侧呈灰绿色,木质素的荧光在木栓细胞壁的内侧呈黄绿色。4)盐酸-间苯三酚染色后,木栓细胞壁内侧富含木质素的壁层被染为红棕色,且环氧树脂包埋会降低盐酸-间苯三酚的染色效果。

浸渍时间和压缩率对PF树脂浸渍马尾松LVL性能的影响

采用低分子量酚醛树脂浸渍处理小径级马尾松单板,探讨常温常压下不同浸渍时间及不同压缩率对马尾松单板层积材物理力学性能的影响。结果表明:常温常压下,马尾松单板随着浸渍时间(8 h、14 h、26 h)的延长,其干湿增重率都呈增长趋势;压缩率(10%、20%、25%)的增加均能提高LVL的密度、尺寸稳定性、MOE和MOR。参考GB/T 20241-2006《单板层积材》,3种不同浸渍时间和不同压缩率下生产的LVL,MOR都达到了180E优级,MOE最低达到120E级,最高可达180E级。

案例教学在应用型专业课程中的实践——以木材科学与工程专业课程为例

木材科学与工程专业是一个十分注重理论与实践结合的工科专业,加强案例教学法在相关专业课程教学中的应用具有重要价值。该文结合课程教学团队实践,围绕案例素材收集、制作、分析,教学过程设计以及思政教育价值信息的挖掘等方面,分享了案例教学在木材学和木材商品学中的应用实践情况。通过案例教学提高学生认识、分析和解决问题的综合能力,让学生切身体会本专业在社会发展中的作用,从而激发学生的学习热情、提高课堂教学质量。

徐州出土汉代棺木用材树种鉴定及其化学性质

木材是人类日常生活的常见材料,也是从古至今人类文明与民族文化的重要载体。伴随着考古发掘工作的进行,来自不同地区、不同朝代的大量木质文物出土并需要持续保护,因此掌握出土木质文物所用的木材树种情况,并研究其化学组分的降解状态,可为制定合理的木质文物修复和保护方案提供科学依据。通过对徐州万达汉墓墓群中1号与4号墓出土棺木进行取样和对标准三切面的切片进行观察,根据三切面显微构造特征对棺木所用木材树种进行鉴定,经与标准切片比对,结果表明M1c、M1oc、M4c、M4oc棺木树种分别为楠木(Phoebe sp.)、硬木松(Pinus sp.)、梓木(Catalpa sp.)、榉木(Zelkova sp.)。进一步采用荧光显微镜与傅里叶变换红外光谱、X射线衍射相结合的方法,分析棺木的主要化学组分降解情况。结果表明:与现代健康材相比,古木在长期埋藏过程中,木材的主要多糖类化学组分纤维素和半纤维素降解严重,纤维素结晶度降低;古木各类型细胞中木质素的自发荧光效应均减弱,且红外光谱分析表明木质素化学结构发生改变;古木在埋藏过程中木材的整体构造保存较好,但主要化学组分发生了降解,这与其地下饱水低氧的埋藏环境有很大关系。

乙醇预处理对芦竹细胞壁的影响及荧光可视化分析

为探究NaOH-乙醇预处理过程中NaOH浓度变化对芦竹纤维表面结构、细胞壁区域化学成分以及酶解效果的影响,采用NaOH质量浓度分别为2.5,5.0,10.0 g/L的NaOH-乙醇溶液和10.0 g/L的NaOH水溶液于90℃水浴条件下,分别对芦竹粉末和切片预处理2 h。结果表明:当碱质量浓度为10.0 g/L时,NaOH-乙醇预处理后木质素和木聚糖脱除率达到最大值,分别为47.11%和35.12%,芦竹酶解葡萄糖得率和木糖得率达到49.41%和77.61%,分别是未处理样品的6.2倍和7.4倍。场发射扫描电镜观察显示,NaOH-乙醇预处理后,芦竹纤维细胞壁表面微纤丝暴露。预处理过程的荧光显微镜跟踪观察表明,木质素的脱除均由薄壁细胞开始,逐渐向与之靠近的厚壁纤维过渡,最后到维管束内部的厚壁纤维,细胞角隅的木质素相对较难脱除,预处理后仍显示较明显的木质素信号;NaOH-乙醇溶液预处理后的切片整体木质素自发荧光现象减弱,细胞壁中木质素相对浓度下降,对酶解葡萄糖和木糖得率的提高都起到促进作用。

红外光谱结合热重法对考古木材降解状况的分析

考古木材的保存保护需要基于其主要化学组分的降解状况,制定科学的保护方案,如加固剂的选用、处理时间与温度的控制等。选取徐州万达汉代墓群出土四个棺木作为样品;经鉴定,树种分别为硬松(Pinus subgen.Diploxylon sp.)、楠木(Phoebe sp.)、梓木(Catalpa sp.)和榉木(Zelkova sp.)。采用衰减全反射傅立叶红外光谱及热重分析,快速表征考古木材和对应现代材的化学性质和热解特性。研究结果表明:考古硬松、考古楠木、考古梓木以及考古榉木的红外光谱中1730 cm^-1附近来自于半纤维素乙酰基上CO伸缩振动的吸收峰几乎消失,而1500 cm^-1附近木素苯环骨架伸缩振动吸收峰的相对峰强提高,这反映出古木半纤维素降解严重,而木素留存较好。古木综纤维素样品中均未发现半纤维素中酰氧键(—COO)位于1238 cm^-1附近的特征峰,而除现代楠木综纤维素外,其余现代材综纤维素红外谱图中均检测到此峰,这表明与纤维素相比,古木中半纤维素降解更严重,也说明楠木的半纤维素含有较少的酰氧键。与古木酸不溶木素样品相比,现代健康材酸不溶木素1459 cm^-1附近甲基与亚甲基的C—H弯曲振动的吸收峰强度较高,说明现代健康材酸不溶木素中有更多的甲基与亚甲基,木素大分子中含有更多的侧链。古木酸不溶木素的红外谱中1028 cm^-1附近的木素中仲醇与脂肪醚结构的吸收峰强度低于现代材,说明古木的酸不溶木素含有较少的C—O键。比较不同树种古木和现代材的热解行为,发现古木热解速率均减缓,快速热解段起始温度提前,残炭率提高。古木与现代材热解行为的差异,主要与古木综纤维素大量降解,木素相对含量的提高有关。在4个古木样品中,考古楠木的残炭率最低,这表明考古楠木木素相对含量较低,综纤维素保存较好,其天然耐久性在4个树种中最好。此外,由于古木酸不溶木素中含有较少的侧链以及甲氧基使得其热解速率变慢。以上结果表明,红外光谱与热重分析均可用于分析考古木材的降解状况,能为及时制定文物保护方案提供科学依据。

向日葵不同器官分级及各级分的解剖结构

【目的】揭示脱籽向日葵各级分的组织细胞特征,为脱籽向日葵的高附加值利用提供理论基础。【方法】基于宏观生物结构的差异,对脱籽向日葵进行手工分级,用双面刀片将各级分沿垂直和平行生长方向分别切出横向和径向切面光滑的试样,试样厚度为2~3 mm。用导电胶将各试样粘于样品台,采用离子溅射仪对样品喷金处理。扫描电镜观察各级分横向和径向的解剖结构。【结果】(1)首次系统地将脱籽向日葵分为秸皮、髓、花托、苞片、托片、叶柄和叶片7个级分。(2)各级分表皮组织的构造不同。秸皮、花托和叶柄只有外表皮组织,苞片和托片具有内外表皮组织,叶片具有上下表皮组织,髓无表皮组织。(3)各级分的薄壁组织占比及薄壁细胞形态差异明显。秸皮中薄壁组织占比最少,薄壁细胞形状为圆形、椭圆形或棒形;髓中全部是薄壁组织,薄壁细胞形状为多面体;其他级分的薄壁组织占比介于秸皮和髓之间,薄壁细胞形状不规则。(4)各级分维管束的排列方式及其细胞组成不同。秸皮和叶柄的维管束呈环状排列,花托、苞片和托片的维管束呈星状排列,叶片的维管束分布在叶脉中;秸皮的维管束由韧皮纤维细胞、木纤维细胞、薄壁细胞和导管分子组成,其他级分的维管束主要由薄壁细胞和导管分子组成。【结论】脱籽向日葵可分为生物学特征明显不同的7个级分,级分间生物结构高度不均一,分级是脱籽向日葵高值利用的途径。