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High strength mullite-bond SiC porous ceramics fabricated by digital light processing

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Journal of Advanced Ceramics 2024年第1期13卷 53-62页

作者： Jian Sun Jingde Zhang Xu Zhang Zihe li jianzhang li Sijie Wei Weibin Zhang Weili Wang Guifang Han Key Laboratory for liquid-Solid Structural Evolution and Processing of Materials(Ministry of Education) School of Materials Science and EngineeringShandong UniversityJinan 250061China Key Laboratory of Special Functional Aggregated Materials Ministry of EducationShandong UniversityJinan 250100China Materials and Structures Research Centre Department of Mechanical EngineeringUniversity of BathBath BA27AYUK National Engineering Research Centre of Ceramic Matrix Composite Manufacture Technology Xi’an Golden Mountain Ceramic Composites Co.Ltd.Xi’an 710118China School of Physics and Materials Science Changji UniversityChangji 831100China

Fabricating SiC ceramics via the digital light processing(DLP)technology is of great challenge due to strong light absorption and high refractive index of deep-colored SiC powders,which highly differ from those of resin,and thus significantly affect the curing performance of the photosensitive SiC *** this paper,a thin silicon oxide(SiO_(2))layer was in-situ formed on the surface of SiC powders by pre-oxidation *** method was proven to effectively improve the curing ability of SiC *** SiC photosensitive slurry was fabricated with solid content of 55 vol%and viscosity of 7.77 Pa·s(shear rate of 30 s^(−1)).The curing thickness was 50μm with exposure time of only 5 ***,a well-designed sintering additive was added to completely convert low-strength SiO_(2) into mullite reinforcement during *** mullite-bond SiC ceramics were successfully *** flexural strength of SiC ceramics sintered at 1550℃in air reached 97.6 MPa with porosity of 39.2 vol%,as high as those prepared by spark plasma sintering(SPS)techniques.

关键词： digital light processing(DLP) SiC ceramics pre-oxidation mullite-bond SiC mechanical properties

A bifunctional wood membrane modified by MoS_(2)/covalent organic framework heterojunctions for effective solar-driven water evaporation and contaminant degradation

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Science China Chemistry 2024年第6期67卷 2111-2120页

作者： Ziwei Cui Jianfei Wu Haoran li Yaning Xu Tiantian Wu lixing Kang Qing Huang Yahui Cai jianzhang li Dan Tian Co-Innovation Center of Efficient Processing and Utilization of Forest Resources College of Materials Science and EngineeringNanjing Forestry UniversityNanjing210037China Key Laboratory of Multifunctional Nanomaterials and Smart Systems Suzhou Institute of Nano-Tech and Nano-BionicsChinese Academy of SciencesSuzhou215123China State Key Laboratory of Efficient Production of Forest Resources Beijing Forestry UniversityBeijing100083China

Interfacial solar evaporation technology is considered one of the most promising strategies for alleviating the scarcity of freshwater ***,solar-driven evaporation technology cannot eliminate the pollutants in the residual *** solve this problem,we have prepared a two-in-one solar-driven evaporation/photocatalysis system by decorating MoS_(2)/covalent organic framework(COF)heterojunctions on wood(MoS_(2)/COF-wood).Thanks to the unique porous structure of wood,it provides a strong guarantee for water transport and vapor release during the evaporation *** introduction of MoS_(2) and COFs can promote the breaking of hydrogen bonds between water molecules,which leads to a significant decrease in the enthalpy of evaporation,achieving a water evaporation rate as high as 2.17 kg m^(-2)h^(-1)under 1 sun ***,the resulting MoS_(2)/COF-wood exhibits good salt resistance and *** addition,the heterojunctions formed between COFs and MoS_(2) can effectively inhibit charge carrier complexation and improve the photocatalytic degradation ability of pollutants(over 99%).This study highlights the construction strategy of bifunctional wood-based materials for freshwater production and wastewater remediation.

关键词： covalent organic framework MoS_(2) wood photocatalysis solar-driven evaporation

Tuning on passive interfacial cooling of covalent organic framework hydrogel for enhancing freshwater and electricity generation

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SusMat 2024年第5期4卷 139-153页

作者： Jianfei Wu Ziwei Cui Yuxuan Su Dongfang Wu Jundie Hu Jiafu Qu jianzhang li Fangyuan Kang Dan Tian Qichun Zhang Yahui Cai Co-Innovation Center of Efficient Processing and Utilization of Forest Resources College of Materials Science and EngineeringNanjing Forestry UniversityNanjingChina School of Materials Science and Engineering Suzhou University of Science and TechnologySuzhouChina State Key Laboratory of Efficient Production of Forest Resources Beijing Forestry UniversityBeijingChina Department of Materials Science and Engineering Department of ChemistryCenter of Super-Diamond and Advanced Films&Hong Kong Institute of Clean EnergyCity University of Hong KongHong KongChina

Developing an efficient freshwater and electricity co-generation device(FECGD)can solve the shortage of freshwater and ***,the poor salt resistance and refrigeration properties of the materials for FECGD put big challenges in the efficient and stable operation of these *** address these issues,we propose the covalent organic framework(COF)confined co-polymerization strategy to prepare COF-modified acrylamide cationic hydrogels(ACH-COF),where hydrogen bonding interlocking between negatively charged polymer chains and COF pores can form a salt resistant hydrogel for stabilizing tunable passive interfacial cooling(TPIC).The FECPDs based on the TPIC and salt resistance of ACH-COF display a maximum output power density of 2.28 W m-2,which is 4.3 times higher than that of a commercial thermoelec-tric generator under one solar *** production rate of freshwater can reach 2.74 kg m-2 *** results suggest that the high efficiency and scala-bility of the FECGD can hold the promise of alleviating freshwater and power shortages.

关键词： COF confined co-polymerization environmental sensing freshwater and electricity co-generation passive interfacial cooling salt resistance

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木材胶黏剂仿生改性研究进展

材料导报 2024年第8期38卷 270-276页

作者：崔政李京超李建章高强北京林业大学木质材料科学与应用教育部重点实验室木材科学与工程北京市重点实验室北京100083

目前,利用无醛胶黏剂替代醛类树脂胶黏剂制备人造板产品成为木材胶黏剂研究热点,符合国家可持续发展和“双碳”战略。生物仿生为木材胶黏剂的改性和性能提升提供了设计灵感,是一种新兴且有效的改性策略。通过仿生设计与改性,无醛木材胶... 详细信息

目前,利用无醛胶黏剂替代醛类树脂胶黏剂制备人造板产品成为木材胶黏剂研究热点,符合国家可持续发展和“双碳”战略。生物仿生为木材胶黏剂的改性和性能提升提供了设计灵感,是一种新兴且有效的改性策略。通过仿生设计与改性,无醛木材胶黏剂的耐水性、防霉性、涂布预压性等得到显著提升的同时可以赋予胶黏剂功能性,是木材工业研究热点之一。本文综述了无醛木材胶黏剂仿生改性研究进展,按照仿生原理分为生物化学仿生木材胶黏剂(包括灵感来源于贻贝湿态黏附或模拟生物矿化、细胞壁构筑和重组键合网络过程等)以及结构仿生木材胶黏剂(包括灵感来源于壁虎脚趾微纳刷状结构、蜘蛛丝微相分离结构、珍珠层“砖和砂浆”结构、墨鱼骨多孔结构、弹簧螺旋结构等)。重点介绍了仿生原理、配方设计、胶黏剂性能和潜在应用价值,以期为木材胶黏剂的开发与高附加值利用提供参考。

关键词：无醛木材胶黏剂仿生性能功能性

高性能TEMPO功能化木粉-聚乙烯醇/锂铝水滑石复合材料的制备及性能

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林业科学 2024年第6期60卷 111-119页

作者：龚珊珊王思卿刘涛张晔李傲李建章北京林业大学木质材料科学与应用教育部重点实验室北京100083

【目的】探究聚乙烯醇/锂铝水滑石(PVA/LDH)分散液对巴沙木加工剩余物理化性能的影响,为构建高性能木质复合材料提供理论依据,实现木材加工剩余物的高值化利用。【方法】受天然贝壳“砖-泥”有序结构启发,以巴沙木加工剩余物(木粉)为主... 详细信息

【目的】探究聚乙烯醇/锂铝水滑石(PVA/LDH)分散液对巴沙木加工剩余物理化性能的影响,为构建高性能木质复合材料提供理论依据,实现木材加工剩余物的高值化利用。【方法】受天然贝壳“砖-泥”有序结构启发,以巴沙木加工剩余物(木粉)为主要原料,经脱木素和氧化改性,获得2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基(TEMPO)功能化改性木粉(T-WP),向其中加入不同比例PVA/LDH分散液,通过真空抽滤自组装过程将无机纳米片水滑石插层,构建天然有机聚合物与无机纳米片复合的高性能新型木质层状复合材料,基于FTIR、XPS、Zeta电位、力学性能等测试与分析,探究各组分间的相互作用及机械性能协同增强机制。【结果】1)木粉粒径100目时,纯T-WP薄膜的力学拉伸强度和韧性最大,分别为(225.25±0.82)MPa和(5.18±0.36)MJ·m^(-3)。2)PVA/LDH纳米片体系在T-WP上成功插层,并与T-WP分子链上的含氧官能团形成氢键、静电相互作用以及共价交联作用。3)对不同PVA/LDH添加量的T-WP-PVA/LDH复合材料进行力学性能分析,PVA/LDH添加量为20 wt%时,T-WP-PVA/LDH复合材料的拉伸强度和杨氏模量最大,分别为(287.29±4.91)MPa和(14.21±2.60)GPa,是纯T-WP的1.28和2.40倍。4)在相对湿度90%、温度25℃条件下放置16 h,T-WP-PVA/LDH复合材料的吸湿率为45.43%,力学拉伸强度为105.40 MPa;在湿润土壤中,T-WP-PVA/LDH复合材料表现出较好的可生物降解特性。【结论】T-WP-PVA/LDH仿生层状复合材料中,T-WP分子链上的活性含氧基团与PVA/LDH体系形成氢键、静电相互作用以及Al—O—C共价交联作用,构建协同增强体系,赋予T-WP-PVA/LDH复合材料优异的力学性能。木质层状复合材料优异的特性使其在包装、地膜、一次性餐盒等领域具有广泛应用前景,有望替代部分聚乙烯、聚丙烯等石油基产品。

关键词：木粉 TEMPO氧化锂铝水滑石力学性能增强机制界面协同

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酶法改性及其在蛋白基胶黏剂的应用研究进展

林业工程学报 2024年第5期9卷 13-26页

作者：李心怡邵家威李建章北京林业大学木质材料科学与应用教育部重点实验室北京100083 北京林业大学木材科学与工程北京市重点实验室北京100083

蛋白基胶黏剂具有成本低廉、绿色安全、原料易得等优点,对解决传统的醛类合成树脂(脲醛树脂、酚醛树脂和三聚氰胺-甲醛树脂)胶黏剂造成的人居环境甲醛污染和化石资源依赖问题具有重要意义,在木材科学与技术研究领域及人造板生产中越来... 详细信息

蛋白基胶黏剂具有成本低廉、绿色安全、原料易得等优点,对解决传统的醛类合成树脂(脲醛树脂、酚醛树脂和三聚氰胺-甲醛树脂)胶黏剂造成的人居环境甲醛污染和化石资源依赖问题具有重要意义,在木材科学与技术研究领域及人造板生产中越来越受到重视。大豆蛋白、花生蛋白等是油料作物加工剩余物,来源丰富、成本低,是制备蛋白基胶黏剂的理想原料。然而,蛋白基胶黏剂存在耐水胶接性能差、黏度高、涂布性能不佳等突出问题,且过度依赖化石交联剂削弱了生物质胶黏剂的环保优势,制约其工业化应用和推广。酶法改性技术具有绿色、高效、专一性等特点,可对蛋白质结构进行催化改性,改善蛋白质的功能特性,从而有效降低蛋白基胶黏剂的黏度,提高蛋白质的反应活性,减少化学交联剂的用量,提高耐水胶接强度,降低材料成本并提高生产效率,在蛋白基胶黏剂中展现出良好的应用前景。笔者总结了目前蛋白基胶黏剂存在的问题及改性目标,分析了蛋白水解酶、多糖水解酶、谷氨酰胺转氨酶、酪氨酸酶、漆酶对蛋白质结构和理化性质的催化改性机理,综述了酶法改性技术在蛋白基胶黏剂中的应用进展,以期为蛋白基胶黏剂的研发和性能提升提供参考。

关键词：蛋白基胶黏剂生物基胶黏剂蛋白质结构酶法改性技术

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环氧化天然橡胶对豆粕胶黏剂性能的影响

林业科学 2024年第6期60卷 128-135页

作者：刘晓蓉俞振宇王开立董友明李延军詹先旭李建章南京林业大学材料科学与工程学院南京210037 德华兔宝宝装饰新材股份有限公司湖州313200 北京林业大学材料科学与技术学院北京100083

【目的】以豆粕(SM)为主要原料,通过构建双交联网络结构,提升豆粕胶黏剂的耐水胶合性能和固化胶层韧性,为豆粕胶黏剂的产业化应用提供理论依据和技术指导。【方法】利用环氧化天然橡胶(ER)和丙三醇三缩水甘油醚(PTGE),在豆粕胶黏剂体系... 详细信息

【目的】以豆粕(SM)为主要原料,通过构建双交联网络结构,提升豆粕胶黏剂的耐水胶合性能和固化胶层韧性,为豆粕胶黏剂的产业化应用提供理论依据和技术指导。【方法】利用环氧化天然橡胶(ER)和丙三醇三缩水甘油醚(PTGE),在豆粕胶黏剂体系构建双交联网络结构,研究不同环氧值ER对豆粕胶黏剂化学成分、黏度、吸湿性、残留率、热稳定性、断面形态等的影响,表征所制备杨木胶合板的耐水胶合强度。【结果】1)环氧值为50%的ER-50协同环氧交联剂PTGE改性豆粕胶黏剂(SMP/ER-50),其耐水胶合强度为1.02 MPa,相比对照组提升292.3%,达到国家Ⅱ类杨木胶合板标准;2)扫描电子显微镜显示,SMP/ER-50胶黏剂的固化胶层断面出现均匀相分离结构,可有效提升胶黏剂的韧性;3) SMP/ER-50胶黏剂具有优异的耐水性能,其残留率为90.54%,较对照组提升26.65%;吸湿性为19.28%,较对照组降低14.99%。【结论】SMP/ER-50胶黏剂耐水胶合性能和固化胶层韧性显著提高的主要原因是PTGE和ER-50在豆粕胶黏剂体系中形成致密的双交联网络结构,阻止水分浸入,提高胶黏剂的耐水胶合强度;双交联网络中,当受到外力作用时,ER吸收部分应力,可起到能量耗散作用,进而实现豆粕胶黏剂的增韧增强。

关键词：豆粕胶黏剂环氧化天然橡胶增强增韧耐水胶合强度双交联网络

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低温脱脂豆粕增强棉籽粕胶黏剂制备与性能

北京林业大学学报 2024年第6期46卷 137-144页

作者：雷咏睿林熙翔牛文希李祝其陈惠李建章北京林业大学材料科学与技术学院木质材料科学与应用教育部重点实验室北京100083

【目的】阐明不同豆粕添加量对改性棉籽粕胶黏剂耐水胶合强度和黏度的影响机理,为蛋白基胶黏剂的工业化生产与应用提供依据。【方法】以高温脱酚棉籽粕、低温脱脂豆粕和交联剂三缩水甘油胺为原料,在控制豆粕添加量与原料配比的基础上,... 详细信息

【目的】阐明不同豆粕添加量对改性棉籽粕胶黏剂耐水胶合强度和黏度的影响机理,为蛋白基胶黏剂的工业化生产与应用提供依据。【方法】以高温脱酚棉籽粕、低温脱脂豆粕和交联剂三缩水甘油胺为原料,在控制豆粕添加量与原料配比的基础上,合成豆粕改性棉籽粕胶黏剂,并制备杨木胶合板。采用旋转流变仪测试胶黏剂黏度;采用傅里叶变换红外光谱仪、X射线晶体衍射仪和扫描电子显微镜表征胶黏剂的结构和形貌;采用热重分析仪和万能力学拉伸实验机分析胶黏剂的热稳定性和胶接力学性能;最后,综合解析改性胶黏剂的胶接增强机理。【结果】随着豆粕添加量的提高,体系中赖氨酸数量增多,提供了更多的交联反应活性位点,形成多重交联网络结构的机械互锁作用,提高了胶黏剂的耐水胶接性能和黏度。当豆粕添加量为10%时,胶黏剂TCM/SM10的干状和耐水胶合强度分别为1.24和0.79 MPa。提高豆粕添加量至30%时,胶黏剂的干状和耐水胶合强度相比TCM分别提高了60.4%和27.8%,达1.54和0.92 MPa,胶黏剂黏度提高至20.689 Pa·s,且热稳定性、韧性均有所改善。【结论】采用低温豆粕部分替代棉籽粕交联改性制备棉籽粕胶黏剂,有效提高了胶黏剂的涂布性能和耐水胶接性能。为生产低成本高性能的改性棉籽粕胶黏剂提供新的思路,有助于推动蛋白基胶黏剂的规模化工业应用。

关键词：胶黏剂胶合强度胶合板豆粕棉籽粕

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结合先验概率估计的SAR影像水体提取

地理空间信息 2024年第8期22卷 81-84页

作者：王泽雨李建章兰州交通大学测绘与地理信息学院甘肃兰州730030 兰州交通大学地理国情监测技术应用国家地方联合工程研究中心甘肃省地理国情监测工程实验室甘肃兰州730070

提出了一种将水体概率分布图与阈值相结合的方法。该方法首先以DSWE水体概率数据集作为先验数据集,其次用格网将数据集按水体占比分为高、中、低三类,并将其作为指导阈值。然后将Sentinel-1数据经过SNAP预处理得到的后向散射系数按照先... 详细信息

提出了一种将水体概率分布图与阈值相结合的方法。该方法首先以DSWE水体概率数据集作为先验数据集,其次用格网将数据集按水体占比分为高、中、低三类,并将其作为指导阈值。然后将Sentinel-1数据经过SNAP预处理得到的后向散射系数按照先验数据集的水体占比分类,采用双峰直方图法、面向对象法和形态学膨胀对影像处理,进行水体提取。最后用同期高分辨率影像作为底图,进行目视解译。实验结果表明,该方法可对鄱阳湖区域的洪水淹没范围进行提取,并具有较高的精度,进一步证明了该方法在水体提取中的有效性和可靠性。

关键词：洪涝灾害 Sentinel-1 DSWE 水体分布数据集

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