小径级圆竹顺纹抗压强度及其影响因素

【目的】探究测试小径级圆竹顺纹抗压强度的方法,以及纤维鞘体积分数和维管束分布密度对顺纹抗压强度的影响。【方法】以苦竹Pleioblastus amarus、篌竹Phyllostachys nidularia、水竹Phyllostachys heteroclada和早园竹Phyllostachys propinqua等4种小径级竹材(胸高直径50 mm以下)为研究对象,采用圆竹形式的试件探究小径级竹材的顺纹抗压性能测试方法,测试不同长径比(试件长度与直径的比值)试件对顺纹抗压强度的影响。同时,利用基于YOLO深度学习算法开发竹材维管束检测模型对维管束数量和纤维鞘面积进行测定,以探索其对顺纹抗压强度的影响。【结果】不同长径比试件测试结果并无显著性差异,以数据稳定性为准,则2.0倍长径比试件测试结果较为合理。采用该长径比试件测试,早园竹顺纹抗压强度最大,为82.91 MPa,水竹顺纹抗压强度最小,为67.01 MPa。篌竹纤维鞘组织比量最大,为35.64%,水竹最小,为33.05%。苦竹的维管束分布密度最大,达7.94个·mm^(−2),早园竹最小,为5.77个·mm^(−2)。将不同种竹材作为整体对象的研究表明:纤维鞘体积分数正向影响顺纹抗压强度,而维管束分布密度对顺纹抗压强度的影响较小。【结论】小径级竹材顺纹抗压强度的测试宜采用2.0倍长径比试件,控制试件在(90±30)s内压溃。该试验选用的小径级竹材的顺纹抗压性能较为优异,纤维鞘体积分数(y)与顺纹抗压强度(x)之间存在y=260.44x-18.26线性相关性。

毛竹纤维鞘的拉伸力学性能

以成熟毛竹为研究对象,在显微镜下从竹纤维鞘中成功切割出竹纤维束拉伸试样,并应用微拉伸技术测量其纵向拉伸强度和模量。通过对机械剥离的单根维管束以及竹片小试样进行拉伸对比,获得竹纤维鞘拉伸弹性模量和强度的间接测量值和计算值。结果显示,竹纤维束的拉伸弹性模量和强度平均值分别为42.72 GPa和729.25 MPa,介于竹纤维鞘的间接测量值和计算值之间,并与已有的研究结果也吻合得较好,表明竹纤维束试样的测试结果可以代表竹纤维鞘的整体力学性能。同时,笔者提出了在细观尺度下研究竹子力学特性的关键实验技术。

竹笋壳纤维酸预处理脱胶工艺优化

以竹笋壳为研究对象,采用酸预处理结合碱氧-浴法脱胶工艺获取竹笋壳纤维,讨论脱胶工艺中氢氧化钠、过氧化氢用量及处理温度和时间对脱胶性能的影响。以残胶率为考查指标,通过正交实验得到碱氧-浴脱胶的最佳工艺参数为:氢氧化钠用量为24 g·L^(-1)、过氧化氢用量为35 mL·L^(-1)、煮练温度为95℃、碱煮时间为3 h,此时纤维残胶率为15.10%,并借助红外光谱分析仪测试提取的竹笋壳纤维的结构。所制备的竹笋壳纤维将被认为是一种有前途的、可持续发展的纺织工业原料,并具有广阔的应用前景。