基于ANSYS的木质基复合材料的静力学分析

采用有限元软件ANSYS对木质基复合板进行静力分析,分析其在加载过程中的位移和应力等情况,得出材料的变形及受力规律,以便人们在板的制作过程中对其大应力及大位移区做特殊处理,保证在使用过程中不因结构的部分失效而影响整个结构的工作。本文中分别就不同铺层方向四层结构复合板以及相同铺层方向单、四层等厚度板分别建立模型,并在相同受力与约束情况下进行静力学分析,得出一些对生产实际具有指导意义的结论。

木质基复合材料3D打印高端定制包装结构研究

目的为了顺应全球范围的高效、节能、低碳、环保的可持续发展要求,满足消费者对于高端、可定制个性化包装产品的需求,研究开发一种高价值可持续型木质基材料-红木/聚醚砜复合材料作为包装材料。方法采用激光烧结3D打印技术作为具有复杂结构的可定制个性化包装产品制造的先进成型技术,结合力学性能测试和微观结构表征技术研究制件性能,以及加工参数对性能的影响。结果红木/聚醚砜混合材料粉末组分分布均匀,具有良好的铺粉流动性,激光烧结制件具有天然红木的外观和芳香,木纤维与聚醚砜界面间以机械互锁形式粘接,制件具有较好的力学性能及成型精度。制件的拉伸强度及弯曲强度在激光功率为9 W时达到最大,分别为4.88,7.87 MPa。结论红木/聚醚砜复合材料用于激光烧结技术,具有很好的可加工性能,实现了珍贵材料加工剩余物的高附加值利用。采用3D打印技术可以实现高端定制复杂结构包装产品的设计制作。

激光烧结功能性木质基复合材料性能及界面研究

为了顺应可持续发展战略,寻求更廉价、更具功能性的激光烧结原材料,在木质基复合材料的基础上,研究开发了一种可释放负氧离子的功能性新型木质基复合材料。采用电气石含量为0%、3%、5%的红木粉和聚醚砜(PES)粉末的混合粉末,结合差示扫描(DSC)、红外光谱、力学性能测试及表面和断面微观结构表征研究烧结件性能和界面结合机理,并探讨烧结件的功能性特点。该功能性木质基复合材料烧结件的力学性能随着电气石含量的增加而逐渐降低,但加入电气石后,制件的释放负氧离子功能显著提升。研究确定了激光烧结功能性木质基复合材料组分间界面结合机理为机械互锁。

透明木质基复合材料的研究——脱木素工艺的优化

透明木质基复合材料通常是用脱木素的木质纳米纤维素基板浸渍树脂而制备的,这种材料兼具高透光率和高雾度且力学性能优异。本文采用正交试验法优选出透明木质基复合材料制备过程中的脱木素为最佳工艺。研究结果表明:#6试验条件最佳,即当氢氧化钠(NaOH)与亚硫酸钠(Na_2SO_3)混合溶液处理时间为6 h,处理温度为100℃,过氧化氢(H_2O_2)百分含量为6%,此时透明木质基复合材料的透光率为65%,拉伸强度为91 MPa。

高聚物增强木质基复合材料的结构与性能

为探索性能优异的高聚物增强木质基复合材料的制备方法,以大青杨木材为研究对象,选用双功能性单体甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)和丙烯酸类单体甲基丙烯酸甲酯(MMA),通过加热引发聚合的方式制得P(GMA-co-MMA)/木材复合材料。利用SEM、FTIR和XRD表征其结构,并测试其相关性能。结果表明:GMA的加入,使高聚物与木材细胞壁紧密接触,界面相互作用力增强;GMA一端的环氧基团,与木材细胞壁上的羟基充分发生了化学反应,其双键与MMA单体发生自由基共聚合反应,从而使P(GMA-co-MMA)接枝在木材细胞壁上,并且主要以无定形态存在。与未改性的木材相比,P(GMA-co-MMA)/木材复合材料的静曲强度(MOR)、尺寸稳定性、防腐性能和热稳定性依次提高90.53%、54.05%、92.85%和31℃。

水泥基木质碎料复合材料路用性能试验研究

以木质碎料、砂以及水泥为原料,采用振捣工艺制备了水泥基木质碎料复合材料,并对其力学性能及路用性能开展了试验研究。试验结果表明:所制备的试件抗折强度在1.5 MPa左右,抗压强度大于3.5 MPa;经过20次干湿循环后,抗压强度、抗折强度仍达28 d标准养护条件下试件力学强度的80%以上,并具有良好的抗滑性能和抗冲击性能。

水泥基木质碎料复合材料热物理特性试验研究

利用DSC法对试验用原材料进行了比热容测试获得了水泥、木屑以及砂的比热容分别为0.76、1.12、0.64J/(g·K),并根据热工原理推算了一种配合比水泥基木质碎料复合材料的比热容。与普通C30混凝土进行室外温度变化规律对比试验,试验结果表明:水泥基木质碎料复合材料具有较为显著的"热阻效应",作为道路铺装材料能够缓解城市"热岛效应"。

木质素基复合材料的直写式3D打印及其功能应用

作为自然界最丰富的可再生芳香族生物质资源,木质素近年来在能源、环境、医学等领域受到广泛关注。其中,采用3D打印技术构建具有特定结构和功能的木质素基复合材料是提升木质素附加值的重要途径之一,同时可有效避免木质素化学结构复杂多变、多分散性高、刚性大等在传统材料制备过程中带来的负面影响。本文围绕木质素基复合材料的直写式3D打印,重点综述了近年来木质素基复合材料在直写式3D打印方面的研究成果与进展。首先介绍了木质素的结构特性及直写式3D打印技术;然后系统总结了木质素流变学特性与其打印性能之间的构-效关系;最后讨论了3D打印的木质素基复合材料在能源、环境等领域的应用现状及其面临的挑战,并展望了木质素基复合材料在直写式3D打印方面的发展方向。