造纸过程微纳能源收集及其在自供电浆浓传感中的应用研究

本研究将摩擦纳米发电机应用于收集纸浆流体产生的机械能,探究了不同质量分数的纳米纤维素悬浮液与固体的接触起电情况,阐明了微纳能源向电能转化的机理,发现液体浓度与输出性能呈负相关,并据此设计了双电极的液固摩擦纳米发电机,电压输出的特异性差异可以作为浓度的反馈信号。结果表明,该自供电传感器具备优异的灵敏度(表面活性剂、木质素和碳酸钙及三者混合物对传感灵敏度的线性拟合度均保持在0.96以上)、出色的稳定性和毫秒级的响应时间(40 ms内即可完成对浆波信号的传感,线性拟合度为0.99)。本研究旨在为“双碳”背景下迈向智慧造纸时代提供一种可持续能源的解决思路。

纤维分级对漂白云杉木浆纤维悬浮液屈服性能的影响

采用沉降和流变实验,研究了纤维分级对漂白云杉木浆纤维悬浮液屈服性能的影响,并分析了压缩屈服应力和剪切屈服应力的耦合相关性,通过Froude数(剪切屈服应力与压缩屈服应力的比值)表征。结果表明,分级前后各长度组分纤维(4种纤维悬浮液)的凝结集聚因子介于26.1~37.8之间,其与纤维长径比近似呈线性关系;所有长度组分纤维悬浮液的压缩屈服应力和剪切屈服应力均随集聚因子的增大而呈指数式增大;对同种纸浆,Froude数随集聚因子的增大而降低,并逐渐达到稳态值。

聚酯/聚丙烯纤维悬浮液剪切分散特性研究

为探究纤维的絮凝分散特性,对聚丙烯和聚酯纤维悬浮液进行流态化测试,探索了两种纤维悬浮液中纤维网络交织强度、临界湍流雷诺数与悬浮液质量浓度间的关系,并计算得到能量耗散因子与纤维悬浮液网络交织强度间的定量变化关系。结果表明:两种纤维悬浮液的剪切屈服应力随着质量浓度的增大呈指数式增大,临界湍流雷诺数与纤维质量浓度间呈正相关变化关系,其能量耗散因子随着屈服应力的增大而增大,且与剪切屈服压力满足二次函数关系。