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卡拉胶/秸秆木质素复合膜的制备与性能研究

森林工程 2024年第1期40卷 114-121页

作者：刘文华刘若婷侯春宇王立娟生物质材料科学与技术教育部重点实验室(东北林业大学) 哈尔滨150040

为提高秸秆的利用价值,利用碱法提取稻草秸秆中的木质素(Straw lignin,SL)与卡拉胶、山梨醇共混,制备出一系列不同SL含量的卡拉胶与秸秆木质素复合膜(C/L复合膜)。通过对膜的结构表征和性能测试,研究SL添加量对复合膜结构和各项性能的... 详细信息

为提高秸秆的利用价值,利用碱法提取稻草秸秆中的木质素(Straw lignin,SL)与卡拉胶、山梨醇共混,制备出一系列不同SL含量的卡拉胶与秸秆木质素复合膜(C/L复合膜)。通过对膜的结构表征和性能测试,研究SL添加量对复合膜结构和各项性能的影响。结果表明,SL能够有效增强膜的力学性能,改善膜的阻湿性能,增大膜的雾度,并赋予膜抗氧化性和紫外屏蔽性能,但对膜的热稳定性影响不大。在SL含量高于8%时,复合膜拥有均匀和致密的结构,证明SL与复合模之间的相容性良好,红外结果表明,氢键是其主要的键合力;SL添加量为10%时,复合膜可以阻挡绝大部分光紫外线;当SL添加量为12%时,膜的力学性能最佳,拉伸强度为22.97 MPa,断裂伸长率为30.40%;而在SL添加量达到14%时,膜的阻湿性能最优,其水蒸气透过率达到最低值6.78×10^(-11) g/(m·s·Pa),水接触角从28°增大到79°;膜的抗氧化性会随着SL添加量的增大而增大;在添加16%的SL时,复合膜的DPPH(1,1-二苯基-2-三硝基苯肼)自由基清除率由0增加到23.39%。

关键词：卡拉胶秸秆木质素复合膜紫外屏蔽阻湿性能

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鹧鸪茶提取物/沙蒿胶复合膜的制备及其在熟鸡肉保鲜中的应用

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食品工业科技 2024年

作者：韦娜潘子靖刘文华宁语苹文鑫杨宸王立娟东北林业大学材料科学与工程学院生物质材料科学与技术教育部重点实验室

利用热水提取的鹧鸪茶提取物(Partridge Tea Extract，PTE)与沙蒿胶(Artemisia sphaerocephala Krasch Gum，ASKG)溶液共混制备ASKG-PTE复合膜，用于熟鸡肉的包装以延长货架期。分别采用扫描电镜、红外光谱仪和X射线衍射仪等对膜的微观... 详细信息

利用热水提取的鹧鸪茶提取物(Partridge Tea Extract，PTE)与沙蒿胶(Artemisia sphaerocephala Krasch Gum，ASKG)溶液共混制备ASKG-PTE复合膜，用于熟鸡肉的包装以延长货架期。分别采用扫描电镜、红外光谱仪和X射线衍射仪等对膜的微观形貌、成分之间的相互作用及组织结构进行了分析，并测定了膜的色度、雾度、力学性能、阻隔性能和抗氧化活性，探讨了PTE添加量对复合膜结构和不同性能的影响。结果表明，PTE的加入削弱了ASKG分子间相互作用，改善了膜的柔韧性、紫外屏蔽性和抗氧化活性；与ASKG膜相比，当PTE含量为2.5%时，复合膜的拉伸强度为6.65 MPa，断裂伸长率为76.80%，水蒸气透过率为1.80 × 10-10g/(s·m·Pa)；在稀释100倍的情况下，膜的DPPH清除率仍提高了86.63%。利用膜将熟鸡肉热封包装，在4 °C贮藏3、6和9天后进行测试，发现PTE的添加有效抑制了包装的鸡肉的TBARS值的上升，延缓脂质氧化。因此，ASKG-PTE复合膜在肉制品的保鲜包装方面具有一定的应用潜力。

关键词：沙蒿胶鹧鸪茶提取物复合膜抗氧化性能食品保鲜鸡肉

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木材用于水伏发电的研究进展

林业工程学报 2024年第3期9卷 1-9页

作者：郭明辉林作鹏杜文鑫东北林业大学生物质材料科学与技术教育部重点实验室哈尔滨150040

化石能源的过度使用带来能源枯竭与环境恶化问题,绿色可持续成为发展的首要目标。水能作为目前较为优质的清洁能源,其中一部分潜在的能量有待转化利用。近年来,水伏发电受到国内外学者的广泛关注,被认为是一种新兴的深度挖掘水能资源的... 详细信息

化石能源的过度使用带来能源枯竭与环境恶化问题,绿色可持续成为发展的首要目标。水能作为目前较为优质的清洁能源,其中一部分潜在的能量有待转化利用。近年来,水伏发电受到国内外学者的广泛关注,被认为是一种新兴的深度挖掘水能资源的手段,研究者们取得了一系列关于功能材料与水滴、水波、水蒸发与湿气等相互作用输出电能的研究成果。开发生物质基水伏发电材料有助于推动可再生能源的充分利用。木材是一种储量充足、可再生、易加工的材料,同时具有独特的多级孔道结构,内部富含极性基团,有良好的机械强度,因此木材在水伏发电领域具有一定应用前景。笔者总结了水伏发电技术的研究进展,阐述了水伏发电的理论基础,基于水伏效应的能量转换方式及其器件材料的选择,介绍了木材用作水伏发电器件材料的研究成果,归纳了研究者为提高水伏发电器件的输出功率,对木材进行表面修饰、孔道调控、材料负载、碳化处理的功能化改性方法,并对其面临的挑战与应用前景进行展望。

关键词：木材生物质水伏效应发电纳米材料功能化改性

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菠菜基多色发光碳点及手性荧光膜的制备与性能

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发光学报 2024年第9期45卷 1478-1487页

作者：李胜慧何雨萱杜友全魏智鹏李玉程倩东北林业大学生物质材料科学与技术教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150040 东北林业大学理学院黑龙江哈尔滨150040

多色发光碳点(CDs)在生物成像、传感、发光二极管、催化领域有着广泛的应用前景。然而,迄今为止,以生物质材料为碳源制备荧光可调的多色发光CDs仍有很大挑战。本文以天然菠菜为碳源,采用不同反应溶剂成功制备了6种单波长激发、发射波长... 详细信息

多色发光碳点(CDs)在生物成像、传感、发光二极管、催化领域有着广泛的应用前景。然而,迄今为止,以生物质材料为碳源制备荧光可调的多色发光CDs仍有很大挑战。本文以天然菠菜为碳源,采用不同反应溶剂成功制备了6种单波长激发、发射波长在450~680 nm范围内的生物质碳点(BCDs),这些BCDs具有类球形形貌,可发射能覆盖整个可见光区的荧光。其中制得的蓝、黄、粉和红BCDs的平均粒径分别为2.25,4.15,1.73,7.96 nm,具有较高量子产率(12.68%~30.77%)。通过对可调BCDs的结构、组成和光学性质的分析,发现可调BCDs的荧光机理主要是碳核共轭度与表面官能团相互作用的结果。选用纤维素纳米晶(CNC)分别与B-、Y-和R-BCDs混合,利用蒸发诱导自组装法制备了具有彩虹色的蓝色、黄色和红色手性荧光膜,并对其光学性能进行表征分析。本研究为多色BCDs在应用方面的发展提供了新的途径。

关键词：碳点多色发光多峰发射纤维素纳米晶体圆偏振发光

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木质基N,P共掺杂氧化石墨烯改性泡沫炭制备及电容去离子性能研究

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功能材料 2024年第6期55卷 6026-6034页

作者：孔祥鑫张坤吴振威李伟刘守新东北林业大学生物质材料科学与技术教育部重点实验室哈尔滨150040 东北林业大学木质新型材料教育部工程研究中心哈尔滨150040

以落叶松木屑为原料,磷酸二氢铵(NH_(4)H_(2)PO_(4))为掺杂剂,氧化石墨烯(GOs)为改性剂,经过液化、树脂化、发泡、炭化以及CO_(2)活化制备出木质基N、P共掺杂氧化石墨烯改性泡沫炭(N,P-GCF)。采用SEM、XRD、Raman、XPS、接触角测量仪分... 详细信息

以落叶松木屑为原料,磷酸二氢铵(NH_(4)H_(2)PO_(4))为掺杂剂,氧化石墨烯(GOs)为改性剂,经过液化、树脂化、发泡、炭化以及CO_(2)活化制备出木质基N、P共掺杂氧化石墨烯改性泡沫炭(N,P-GCF)。采用SEM、XRD、Raman、XPS、接触角测量仪分别对N,P-GCF的表面形态、晶体结构、化学性质、亲水性能进行分析,通过改变NH_(4)H_(2)PO_(4)的添加量探究其对泡沫炭孔结构、电化学性能及电容去离子性能(CDI)的影响。结果表明:经GOs改性与NH_(4)H_(2)PO_(4)掺杂后,孔泡尺寸下降,无序性提高。N,P-GCF具有分级孔结构。当NH_(4)H_(2)PO_(4)掺杂量为2 g时,具有最高的比表面积(2684.11 m^(2)·g^(-1))、总孔容(1.42 cm^(3)·g^(-1))和介孔率(49.45%),N、P质量分数分别为2.48%和3.46%。N元素主要以N-5、N-6、N-X形式存在,P元素主要为P-C、P-N。相比于CF,N,P-GCF2.0具有优异的润湿性及力学性能。在1 mol·L^(-1)NaCl电解液的三电极体系中,1 A·g^(-1)的电流密度时N,P-GCF2.0的比电容为256.48 F·g^(-1),当电流密度增加至15 A·g^(-1)时,比电容保持率达72.51%。在500 mg·L^(-1)的初始NaCl溶液、1.2 V的工作电压下,N,P-GCF2.0具有最佳脱盐能力(29.97 mg·g^(-1))及盐吸附速率(1.84 mg·g^(-1)·min^(-1)),10次循环后脱盐能力保留率为90.12%,具有较好的循环稳定性。

关键词：木质基 N,P共掺杂氧化石墨烯泡沫炭电容去离子

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油热处理对竹材声学振动性能的影响

森林工程 2024年第3期40卷 115-124页

作者：梁雨薇何澜张梁张海洋蒋桂章刘睿哲刘镇波生物质材料科学与技术教育部重点实验室(东北林业大学) 哈尔滨150040

为探究油热处理对竹材声学振动性能、尺寸稳定性的影响规律,减少竹乐器在使用过程中出现开裂、变形,从而导致音质受损的不利影响,以大豆油为加热介质对竹材进行热处理,热处理温度分别为140、170、200℃,加热时间分别为2 h和4 h,利用双... 详细信息

为探究油热处理对竹材声学振动性能、尺寸稳定性的影响规律,减少竹乐器在使用过程中出现开裂、变形,从而导致音质受损的不利影响,以大豆油为加热介质对竹材进行热处理,热处理温度分别为140、170、200℃,加热时间分别为2 h和4 h,利用双通道快速傅里叶变换分析仪得到试件处理前后的振动频谱图,读取其前五阶弯曲振动频率,分析声学振动性能参数,研究油热处理对竹材声学振动性能、尺寸稳定性的影响。处理后竹材的比动弹性模量(E_(sp))、声辐射品质常数(R)有明显提高,密度(ρ)、声阻抗(ω)、动力学损耗角正切(tanδ)和E/G呈下降趋势,声学振动效率得到提高。其中,经200℃、4 h处理后带有竹节的竹材声学振动性能提升最大,E_(sp)增幅为29.20%、ρ降幅为15.12%、R增幅为33.75%、ω降幅为3.41%、tanδ降幅为40.52%,E/G降幅为2.33%。最小体积干缩率和最大抗吸湿膨胀率分别为0.33%、56.95%,体积干缩率和体积吸湿膨胀率随处理时间和温度的增大而减小。结果表明,当油热处理时间为200℃,时间为4 h时,试件的声学振动性能得到了较好的改善,油热处理对竹材声学振动性能和尺寸稳定性的提升有积极作用。

关键词：竹材油热处理声学振动性能尺寸稳定性微观构造

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纤维素复合气凝胶的制备及保温隔热性能研究

功能材料 2024年第1期55卷 1092-1097页

作者：巩玲安昕煜孔苗苗刘畅李旭刘志明东北林业大学材料科学与工程学院哈尔滨150040

利用化学交联和冷冻干燥技术制备了绿色环保的羧甲基纤维素钠(CMC)/明胶(GL)-戊二醛(GA)复合气凝胶(CL-A);研究不同比例的羧甲基纤维素钠(CMC)、明胶(GL)和不同含量的戊二醛(GA)对气凝胶微观结构、热稳定性、力学强度以及保温隔热等性... 详细信息

利用化学交联和冷冻干燥技术制备了绿色环保的羧甲基纤维素钠(CMC)/明胶(GL)-戊二醛(GA)复合气凝胶(CL-A);研究不同比例的羧甲基纤维素钠(CMC)、明胶(GL)和不同含量的戊二醛(GA)对气凝胶微观结构、热稳定性、力学强度以及保温隔热等性能的影响。实验结果表明,羧甲基纤维素钠(CMC)与明胶(GL)比例为1:2且戊二醛(GA)添加量为15%时的复合气凝胶(C1L2-A15)的压缩强度高达3.03 MPa,较纯羧甲基纤维素钠(CMC)气凝胶增长了7倍左右;热导率低至0.022 W/(m·k),保温效果较好;多孔的三维网络更加致密,改善了复合气凝胶的形貌结构;复合气凝胶的残炭量高达37%,一定程度上提高了热稳定性。

关键词：生物质气凝胶羧甲基纤维素明胶压缩性能保温隔热

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纤维素电纺纳米纤维柔性表皮电极制备与性能

北京林业大学学报 2024年第9期46卷 132-140页

作者：袁溶锴黄欣悦李鑫许凤北京林业大学材料科学与技术学院林木生物质化学北京市重点实验室林业生物质材料与能源教育部工程研究中心北京100083

【目的】为了解决当前可穿戴电极材料的生物不相容性、低响应集成特性等问题,本研究采用天然纤维素为原料,结合新型溶解技术与静电纺丝技术,通过原位聚合导电高分子制备纤维素电纺纳米纤维柔性表皮电极,并探究其在人体电信号监测领域的... 详细信息

【目的】为了解决当前可穿戴电极材料的生物不相容性、低响应集成特性等问题,本研究采用天然纤维素为原料,结合新型溶解技术与静电纺丝技术,通过原位聚合导电高分子制备纤维素电纺纳米纤维柔性表皮电极,并探究其在人体电信号监测领域的应用。【方法】将纤维素溶解于新型离子液体复合溶剂中,构建低黏度、长期稳定的纺丝液;采用室温静电纺丝法结合预凝固过程制备再生纤维素基电纺纳米纤维;通过与导电材料聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT:PSS)复合进行纳米自组装,得到柔性表皮电极。采用扫描电镜、全自动比表面和孔隙度分析仪、C101气体渗透测试系统、傅里叶变换红外光谱仪、X射线晶体衍射仪表征电极的形貌特征和化学结构,采用万能材料试验机测试电极的拉伸性能和黏附力,采用电化学工作站检测电极阻抗,通过双导肌肉电模块及多道生理信号采集系统监测肌电图和心电图。【结果】纤维素电纺纳米纤维柔性表皮电极具有有序排列的网状结构和丰富的孔道结构,呈现纤维素Ⅱ晶型结构;当PEDOT:PSS体积分数为20%时,电极的拉伸性能和黏附性最优,即应变为9.8%,杨氏模量0.04 MPa,且对玻璃和猪皮的黏合力(分别为17.8、14.7 N/m)较高;电极在10−2~105 Hz范围内表现出低电极–皮肤电接触阻抗,且能够产生高质量的肌电和心电信号。【结论】本研究以天然纤维素和导电材料为主要构件,制备了一种具有柔性、透气性、自黏附性和低阻抗性能的可穿戴电极。该电极可用于人体电信号监测,为生物相容纤维素基可穿戴电极材料的构建提供了技术支撑。

关键词：纤维素溶解离子液体静电纺丝纳米纤维表皮电极电生理信号

木醋液-黄腐酸尿素叶面肥对玉米幼苗生长情况的影响

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林产化学与工业 2024年第5期44卷 265-274页

作者：刘井帅曾娟兰晓琳黄占华东北林业大学材料科学与工程学院黑龙江哈尔滨150040

以杨木和果木的混合木醋液为原料,采用树脂AD300、AD-8、AD-101、沸石和硅藻土为填料,利用树脂层析分离法精制木醋液,并以低温络合技术制备了木醋液-黄腐酸尿素叶面肥(WVFAU)。通过盆栽试验,探讨了WVFAU对玉米幼苗生长情况的影响。研究... 详细信息

以杨木和果木的混合木醋液为原料,采用树脂AD300、AD-8、AD-101、沸石和硅藻土为填料,利用树脂层析分离法精制木醋液,并以低温络合技术制备了木醋液-黄腐酸尿素叶面肥(WVFAU)。通过盆栽试验,探讨了WVFAU对玉米幼苗生长情况的影响。研究结果表明:树脂AD300、AD-8和AD-1013种填料层析柱处理均有较好地木醋液去酚效果,树脂AD300去酚率最高,可达83.0%,而沸石和硅藻土会减少木醋液中酸类物质的含量,去酚效果不明显;将不同体积分数树脂AD300处理后的去酚木醋液和未处理的有酚木醋液喷施于玉米幼苗,去酚木醋液可一定程度上减缓对玉米幼苗生长的抑制作用和提高玉米幼苗的叶绿素含量,促进玉米幼苗的生长。与喷施自来水的对照组相比,喷施WVFAU的玉米幼苗株高、叶绿素相对量(SPAD)、过氧化物酶活性、过氧化氢酶活性、可溶性蛋白及可溶性糖,平均增加了23.3%、31.2%、42.3%、17.0%、103.19%和5.9%,丙二醛的量平均降低了9.1%,作物硝态氮的量平均增加44.2%,综合提高了玉米幼苗的抗逆性和光合作用。

关键词：木醋液黄腐酸尿素氮素利用率玉米幼苗