木基电磁屏蔽/吸波材料研究进展

生命健康、精密仪器和国防信息等领域对电磁屏蔽/吸波材料均有迫切的需求,但传统金属基电磁屏蔽/吸波材料存在屏蔽效能质量比低、易造成二次环境污染和屏蔽机理单一等不足,而新型碳基纳米电磁屏蔽/吸波材料制备烦琐、价格昂贵。木材及其衍生品具有多级孔结构、强重比高、绿色低碳、易加工、可再生等天然优势,开发轻质、环境友好的木基电磁屏蔽/吸波材料逐渐成为研究热点。系统分析和讨论了国内外木基电磁屏蔽/吸波材料的研究进展,介绍了电磁屏蔽材料的基本概念和原理,对比了涂层型、填充型、碳化型3种制备方法的特点及适用范围,总结了制备工艺、孔隙结构、导电/磁性填充组分等因素对电磁屏蔽和吸波性能的影响,并分析了木基电磁屏蔽/吸波材料中的电磁屏蔽机理和吸波机制,以及木质材料的各向异性结构对屏蔽性能的调控机制,最后对木基电磁屏蔽/吸波材料的未来发展趋势和研究重点进行了展望,可为木基电磁屏蔽/吸波材料的研发提供一定参考。

高强水稳定的木基生物塑料制备及性能

石油基塑料制品滥用引发的“白色污染”严重危害自然环境和人类的身心健康,基于林木生物质资源的木基生物塑料因其具备生物可降解性和可持续发展性成为替代传统塑料的首选。利用天然轻木(Ochroma lagopus)的三维多孔结构和定向排列的纤维素纤维,原位交联聚酰胺环氧氯丙烷(PAE)后热压制备木基生物塑料,并探究不同PAE含量对木基生物塑料干强度和湿强度的影响。傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射分析(XRD)及扫描电子显微镜(SEM)试验结果表明,PAE的成功引入以及密实化处理使木基生物塑料多孔结构消失,材料内部呈现出紧密且定向排列的木质纤维,有利于提高木基生物塑料的机械强度及水稳定性。力学性能研究结果表明,PAE质量分数为10%的木基生物塑料有优异的干强度(289 MPa),是天然轻木的26倍;湿强度达到161 MPa,是天然轻木的15倍。研究表明,PAE与纤维素发生共交联反应形成的酯键对木基生物塑料的湿强度提高起到关键作用。生物降解试验结果表明,相比商业塑料,木基生物塑料具有良好的可降解能力,浅埋土壤5个月内可完全降解,对减少“白色污染”具有现实意义。本研究的木基衍生材料制备方式简单,具有优异机械性能、水稳定性和可降解性的木基生物塑料在替代石油基塑料方面具有潜在应用前景。

木基衍生炭活化过硫酸盐降解污水污染物的研究进展

基于硫酸根自由基的高级氧化技术在处理水中有机污染物领域受到广泛关注,利用炭材料活化过硫酸盐可解决传统过渡金属/过硫酸盐体系降解污染物过程中的金属离子溢出问题。木基衍生炭是一种天然绿色、成本低廉、制备工艺简单、可持续的非金属炭材料催化剂,并且具有应用于环境修复领域的潜能。木基前驱体经热解后可生成具备发达孔结构和丰富官能团的炭材料,有利于过硫酸盐活化。木基衍生炭具有的丰富孔径结构也为水体中有机污染物的吸附提供了可能。概述了近年来木基衍生炭/过硫酸盐体系在污水处理领域的研究进展,重点介绍了自由基高级氧化技术原理、木基衍生炭材料的制备技术与性能特点以及基于炭材料的自由基高级氧化作用机制和技术特点,同时详细总结了非金属杂原子改性对木基衍生炭材料性质及其活化过硫酸盐能力的影响,归纳分析了木基衍生炭催化剂在水环境处理中的作用机制与应用前景。研究结果也为森林可燃物处理、木材加工剩余物及废弃改性木材的高值化利用提供了新的思路。

各向异性PVA木基水凝胶的制备及其铜离子吸附性能

针对传统水凝胶生成的聚合物网络通常为各向同性,存在机械强度差、刚度低等问题。本研究以巴沙木为原料,通过冰模板法和淬火法,在定向排列的脱木素纤维素骨架中构筑具有纤维取向的聚乙烯醇(PVA)微纳网络,构建用于高效吸附水中铜离子的高强度各向异性PVA木基水凝胶(PWH),结合扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱、X射线衍射、电子万能力学试验机表征复合水凝胶的形态结构和性能。实验结果表明:脱木质素工艺可以增加木质纤维的结晶度,PVA成功复合后保留了木材各向异性纤维骨架,脱木质素2 h的水凝胶(PWH-2)综合性能最优;PWH-2在5%应变下循环压缩80次后,样品能量损耗仅为0.022 8 MPa/mm,高度保持率高达97.37%,具有优异的抗压强度和弹性;PWH-2定向排列的多孔结构有助于铜离子在其内部迁移,提高吸附性能,在25℃、pH 5、铜离子质量浓度40 mg/L的模拟废液中,对铜离子的吸附率可达77.27%,经4次循环利用对铜离子的吸附率仍可达40.11%。动力学和等温线研究结果表明,PWH-2吸附铜离子过程满足拟一级动力学模型,遵循Langmuir等温线模型。该研究为构建高效可持续吸附重金属离子的高强度各向异性水凝胶提供理论参考,为生物质高值化利用提供新的方向。

木基复合材料破坏过程中声发射特性的研究

利用声发射监测系统获取了胶合板和贴面刨花板两种木基复合材料三点弯曲加载状态下断裂损伤的声发射信号。利用累计能量和振铃总计数两项声发射信号特征参量分析了胶合板和贴面刨花板损伤破坏过程及其特点;利用幅值和有效电压(RMS)研究了随挠度增大胶合板和贴面刨花板内部裂纹产生、扩展、宏观裂纹形成至断裂的过程。结果表明:声发射信号的幅值、有效电压、累计能量、振铃总计数等参量可以有效表征木基复合材料内部损伤演化过程;贴面刨花板的断裂损伤发生早于胶合板,且贴面刨花板的损伤演化过程分为线弹性阶段和断裂韧性阶段,胶合板分为线弹性阶段、非线性变形阶段和断裂韧性阶段。

木基导电电磁屏蔽材料的研究进展

电子产品的广泛应用带来了严重的电磁效应,产生的累积热效应及振动效应会对人体造成严重影响,并且,在非介质条件下自由传播的电磁波易引起信息泄露及干扰其他电子设备正常运行。电磁屏蔽材料可以减轻或消除电磁效应带来的不良影响,但传统的电磁屏蔽材料存在生产过程繁琐、二次污染严重、屏蔽机理单一等弊端。宏观上,木材是重要的生态环境材料,天然可再生,能够固定碳元素,易加工成型,在使用过程中具有隔热保温、吸音隔声之功能。同时,木材还具有可降解、可循环利用、环境协调性良好、强重比较高等独特的应用优势。微观上,木材具有微米-纳米级多尺度孔隙结构,其天然的骨架形态可作为其他材料的基质模板,多孔通道表面富含大量的活性位点(碳自由基、游离性羟基、羰基、羧基等基团),可进行一系列的物理、化学改性。但是作为材料,木材是一种易于干缩、湿胀、变形、腐朽的各向异性绝缘材料,这些性质致使其有效利用率大大降低、应用领域局限性强。众多学者将木材作为一种模板基质以各种形式与导电材料结合,赋予其电磁屏蔽能力并弱化其缺陷,获得功能性的复合型结构材料——木基导电复合材料。木基导电复合材料的制备方法有涂层法、填充法、炭化结晶法及纳米材料复合法。涂层法是采用化学气相沉积、离子溅射等手段将不同金属及非金属元素与木材表面紧密结合的处理方法,制得的复合材料具有表面电阻率高、结合机理较为简单、操作容易的优点,但进行涂层前需预先对木材表面进行敏化、除油、活化等工艺处理,且复合材料的镀层易脱落,表面反射易引起二次污染。填充法是将金属网、金属纤维、导电胶、金属络合物、导电聚合物与木质单元叠层、混合的方法,存在导电成分分布不均、电导率较低、屏带窄等缺点。炭化结晶法是在无氧(氮气保护)的状态下将木材烧制成多孔性材料,并灌注金属类导电材料的方法,此种方法的生产成本较高、工艺复杂且复合材料的屏蔽效能也较低。纳米材料复合法是将木质单元中的纤维素、半纤维素、木质素纳米化后与导电材料通过原位聚合、掺杂等方法进行复合,存在导电成分易凝聚、涉及频带窄且屏蔽效能值较低等问题。木基导电复合材料下一步的研究方向为高吸收、屏带宽、附有其他活性功能基团的绿色可再生新型复合材料。基于以上内容,本文以木质材料天然的三维立体、多孔通道,富含活性官能团羟基、羧基的特性为基础,结合不同导电成分的导电性能,分析了复合材料导电性的形成机制、现有制备方法、电磁屏蔽机理及导电性的性能评价与表征技术,并阐述了复合材料在防静电、电磁屏蔽、光电及医学等领域的功能化应用。

我国木基静音地板发展现状分析

针对目前国内木基静音地板品种少、对天然优质软木依赖度大;基础理论研究少、无相应性能测试及质量评价标准的现状,提出从原料入手,加强木基地板静音机理的研究,开发新型的静音地板,制定相关的行业乃至国家标准等解决方案,同时,展望了木基静音地板的发展前景和趋势。

木基发泡复合材料微观构造及性能研究

为了研究在降低木基复合材料密度的同时而不降低材料的力学性能,该文利用聚合物发泡技术与人造板工艺技术相结合的技术路线开展木基发泡复合材料的制备及研究.利用扫描电镜对复合材料的微观构造进行了分析;同时,以静曲强度、弹性模量、冲击强度和2 h吸水厚度膨胀率作为主要指标对发泡复合材料的性能进行评价,考察发泡对材料性能的影响.结果表明:①木基发泡复合材料内部纤维交织疏松,纤维间主要通过泡孔连接增强,泡孔增加了纤维之间的相互作用,从而使材料强度增加,且纤维间距较大处填充有泡孔结构体.②胶粘剂与发泡剂总含量在20%时,静曲强度、弹性模量和冲击强度最好,2 h吸水厚度膨胀率却较大;热压温度在120℃效果最好,温度过低,发泡不完全,温度过高,在一定压力下部分泡孔出现塌泡现象,所以性能均有所下降;热压时间15 min效果最佳.经方差和极差分析知,F值的最佳工艺条件为:胶粘剂与发泡剂总含量20%、热压温度120℃、热压时间15min.在此工艺条件下,木基发泡复合材料性能均达到相关标准.

木基材料产品碳足迹的核算与分析

采用生命周期评价法,以两款基材不同但尺寸和功能相同的木质床头柜为例,通过现场测定和统计核算木基材料产品在主要生产阶段的碳足迹,分析产品碳排放的特征。结果表明:(1)实木产品的碳足迹大于饰面刨花板产品的碳足迹,一个实木床头柜和一个板式床头柜的碳足迹分别为16.5 kg CO_2eq和12.26 kg CO_2eq,实木产品的电力排放远大于板式产品,喷涂相关过程耗费的油漆和电力碳排放相加达6.19 kg CO_2eq,是实木床头柜碳足迹大于板式床头柜的主要原因;(2)上游原材料是木基材料产品的最大排放源,分别占实木床头柜和板式床头柜总排放的61%和95%,其中辅助材料以15%以下的材料重量占了35%以上的碳排放;(3)碳足迹核算能有效分析木基材料产品各排放源的碳排放特征,为制定低碳产业政策和企业的碳减排提供依据。

木基陶瓷材料制造技术的研究进展

木材具有多层次、纤维状胞管结构和各向异性等结构特征,正是这种高气孔率结构特征造就了木材较好的刚性、强度和韧性.以可再生资源木材等木质材料为基础模板,借助物理的、化学的、冶金的方法进行陶瓷化转变,获得一系列结构功能一体化的木基陶瓷材料,为材料的结构与功能设计提供了新思路.木基陶瓷材料制造技术的研究正如日中天、与时俱进,通过木质材料的陶瓷化转变不仅可以制备无机改性“陶木”、高温烧成C/C型木基陶瓷、高温反应性渗入复合S i/S iC型木基陶瓷,更可制备具有网络互穿结构的金属化木基陶瓷材料等,具有广阔的发展空间和应用前景.

层状木基复合材料的制备及其电磁性能

金属铜箔为反射层,以铁氧体吸波片为吸波层,分别与人造板复合,制成层状木基复合材料,研究该复合材料的电磁参数及其屏蔽效能和反射率随铁氧体含量的变化。结果表明,所制备的层状木基复合材料在频率小于500 MHz时平均为90 dB左右,当频率大于700 MHz时,其屏蔽效能随着MnZn铁氧体含量的增加略有下降,在铁氧体的质量分数为80%时,其屏蔽效能为78dB左右,复合材料的反射率随着铁氧体吸收剂含量的增加,吸收峰带宽增加,在1.11 GHz处其反射率为-9.57 dB,反射率小于-5dB的带宽范围在818 MHz～1.5 GHz。

木基复合界面化学物理相容性研究进展

从木质单元表面的化学特性与物理特性角度阐述了木质单元对木基复合界面相容性的影响。对木质—塑性聚合物复合材料、木基陶瓷材料与木材—无机纳米复合材料的界面组成及其化学物理相容性进行了简要的综述,对木基复合界面相容性的研究重点进行了总结,对未来发展趋势进行了展望。

木基材料透明粉末涂饰的研究进展

概述了木基材料溶剂型透明涂饰、粉末透明涂饰研究现状以及低温快固透明粉末涂饰的技术进展。针对传统粉末涂料成膜温度高、固化时间长、不宜在木基材料表面涂饰等缺点,从树脂和助剂两方面入手,阐述了低温快固化透明粉末涂料的制备方法,讨论了木基材料透明粉末涂饰未来发展方向。

木基和竹基生物质燃料燃烧动力学特性研究

选用木基和竹基生物质燃料进行燃烧热重实验，分段推断其燃烧反应机理及拟合计算动力学参数，探究燃烧动力学特胜随温度变化规律。结果表明：木基生物质燃料着火温度、燃尽温度、挥发分析出燃烧最大速率及其对应温度均低于竹基生物质燃料，焦炭燃烧阶段前者的燃烧速率大于后者；木基生物质燃料挥发分析出燃烧初期（260～280℃）和过渡阶段（360～440℃）燃烧反应机理为三维扩散机理（G11），挥发分析出燃烧及焦炭燃烧最大速率前后的机理函数不相一致，竹基生物质燃料整个燃烧反应过程可用同一机理函数描述。挥发分析出燃烧阶段，木基生物质燃料活化能随温度按“增加一下降增加—下降”变化，竹基生物质燃料则先增加至峰值后下降。

木基复合材料研究现状

木基复合材料具有良好的机械性能和可加工性,是现阶段我国木材科学与技术领域开发和研究的主要对象。首先根据不同的组合形式和应用总结出3种木基复合材料,即木塑复合材料、木基陶瓷材料和木材无机纳米复合材料。同时,梳理了其在生物可降解材料、新型环保材料、新型阻燃材料、生物基热塑性等领域的研究进展,并针对现有木基复合材料制备和应用方面存在的问题,展望其研究趋势和应用前景,旨在为进一步提高木基复合材料的研究提供科学依据。

在线测控技术在木基复合材制造中的应用现状与发展趋势

木基复合材制造中存在诸多影响人造板质量的因素,通过在线测控技术进行实时监控,可保证产品质量。介绍了智能远程在线控制系统在国内外的发展现状,提出了在线专家测控系统是今后的发展方向。

我国近期木基复合材料的研究现状与趋势

木基复合材料的开发和研究是现阶段我国木材科学与技术领域的主要方向之一。本文从木基复合材料的定义出发 ,分析了国内外的现状与趋势 ,并以我国近期开展的研究课题为依据 ,介绍了木基复合材料的研究目标和内容。

基于Solid Works的木基陶瓷模具CAD软件开发

基于SolidWorks的参数化设计思维,针对木基陶瓷材料模压成形特点,开发出木基陶瓷模压成形模具CAD软件;在阐述该软件总体结构与关键开发技术的同时,给出软件的运行实例。

微纳米SiO_2/木基复合材料研究进展

介绍了国内外关于微纳米SiO_2/木基复合材料的研究现状,分析综述了溶胶-凝胶法、溶胶-气凝胶法等制备方法的发展过程和研究成果,阐明了复合材的复合强化机理,概括了微纳米SiO_2/木基复合材料的各项增强性能。展望了该领域的发展趋势。

木基太阳能界面蒸发器研究进展

太阳能界面蒸发作为一种新兴的海水淡化技术,因其能耗低、系统简单、成本低等优点而受到广泛关注。木材作为一种资源丰富、可再生、可生物降解的环境友好型生物质材料,具有独特的多尺度分级结构和丰富的孔隙构造,兼具良好的亲水性与低导热性,是一种极具潜力的太阳能界面蒸发器基体材料。木材通过简单的表面炭化或功能性修饰,即可在保留木材天然结构的基础上提升其表面光热转化能力,实现高效的太阳能界面蒸发。笔者从木材的孔隙构造与化学组成出发,阐述了以木材为基材构建木基太阳能界面蒸发器的天然优势,介绍了木基蒸发器的“双层结构”设计策略,总结了提升木材表面光热转化性能的主要方法,探讨了木材孔隙构造及其结构设计对器件蒸发性能的影响,归纳了当前木基蒸发器的主要抗盐沉积策略,同时分析了木基蒸发器现阶段发展所面临的挑战以及未来研究方向,旨在为促进木材在太阳能海水淡化领域的研究与应用提供参考。