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纤维素自愈合水凝胶研究进展

林业科学 2024年第2期60卷 128-138页

作者：张永跃石江涛付宗营卢芸中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091 南京林业大学材料科学与工程学院南京210037

水凝胶是由亲水性聚合物通过物理或化学交联方式形成的3D网络结构材料,通常具有亲水性、黏弹性、生物相容性等特点,广泛应用于生物工程、柔性电子等领域。传统水凝胶一般采用化石基聚合物为原料,其使用和废弃过程对人体和环境存在潜在威... 详细信息

水凝胶是由亲水性聚合物通过物理或化学交联方式形成的3D网络结构材料,通常具有亲水性、黏弹性、生物相容性等特点,广泛应用于生物工程、柔性电子等领域。传统水凝胶一般采用化石基聚合物为原料,其使用和废弃过程对人体和环境存在潜在威胁;同时水凝胶长时间使用后,在机械外力作用下易产生破坏,从而会对其结构完整性和性能产生影响。具有自我修复能力的水凝胶破损后利用超分子相互作用或可逆共价作用可以恢复到与起始状态几乎相同的机械性能,对延长水凝胶使用寿命具有重要意义。纤维素是一种天然有机聚合物,主要来源于自然界中的树木等天然材料,具有无毒、无害、生物相容性好等优点,符合绿色环保理念,应用前景广阔。纤维素链上丰富的含氧基团可与水分子形成氢键网络,有利于制备具自愈能力的水凝胶。对纤维素进行化学改性得到纤维素衍生物,如羧甲基纤维素、羟乙基纤维素等,可以扩大其在水凝胶领域的应用。本研究综述以纤维素以及纤维素衍生物为原料的一类自愈合水凝胶,总结传统自愈合水凝胶存在的缺点并提出相关改性策略。纤维素因自身晶体结构以及内部超分子相互作用导致其在水中难以溶解,故一般采用分散体系或溶解体系进行纤维素水凝胶的制备,通过调控水凝胶的三维结构,利用可逆共价作用(酰腙键、二硫键交换等)和非共价作用(氢键、疏水作用、主客体相互作用等)赋予其自我修复能力。由于这种可逆交联的存在,传统纤维素自愈合水凝胶一般机械性能较差,同时因现阶段对纤维素自愈合水凝胶的功能开发比较单一,限制其在各领域的应用。本研究介绍构建智能网络结构、仿生自然生物伤口愈合机制、功能化改性的方式,总结新型多功能智能纤维素自愈合水凝胶构筑的方式,结合自愈合水凝胶取得的相关研究成果,提出纤维素自愈合水凝胶现阶段仍需解决的问题,并对自愈合水凝胶的应用前景进行展望。

关键词：纤维素水凝胶非共价键自愈合智能材料

长三角地区城市森林建设的空间关联及影响因素分析

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林业科学 2024年第5期60卷 177-190页

作者：孙云浩程南洋沈文星南京林业大学经济管理学院南京210037

[目的]构建长三角城市森林建设水平指数,揭示长三角地区城市森林建设的空间关联性及其空间关联的演化特征,突破以往区域间要素互为独立的壁垒,在空间视角下分析各影响因素对长三角城市森林建设长期和短期的直接效应和溢出效应,为差异化... 详细信息

[目的]构建长三角城市森林建设水平指数,揭示长三角地区城市森林建设的空间关联性及其空间关联的演化特征,突破以往区域间要素互为独立的壁垒,在空间视角下分析各影响因素对长三角城市森林建设长期和短期的直接效应和溢出效应,为差异化城市森林建设、长三角森林城市群统筹建设和长三角生态绿色一体化发展提供参考和决策依据。[方法]基于熵权TOPSIS法构建城市森林建设水平指数,将城市森林建设的生态效益纳入其中,衡量2006—2019年长三角41个地级市的城市森林建设水平,通过地域相邻矩阵等3种空间权重矩阵,利用动态空间杜宾模型分析城市森林建设的空间溢出效应以及城市经济社会发展、创建森林城市等因素对城市森林建设水平长期和短期的间接效应和直接效应。[结果]1)基于空间距离倒数的空间权重矩阵符合长三角城市森林建设的广泛空间关系,长三角地区城市森林建设的全局莫兰指数在0.244 3以上,呈现波动上升走势;2)长三角41个地级市城市森林建设在空间上表现出稳定的空间块状集群异质性特征,“高-高”(H-H)值集聚,均集中在上海、江苏、浙江一带,形成沿海往内陆扩散的发展态势;“低-低”(L-L)值集聚,多集中在安徽省,呈先扩散后收缩的走势;3)长三角城市森林建设的空间溢出效应在0.172左右,短期和长期人均地区生产总值对城市森林建设水平的直接效应分别为-0.014 2和0.091 4;创建森林城市短期直接效应与溢出效应均显著为正,但长期为负;人口密度、旅游人数、第三产业占比对城市森林建设水平的影响存在短期降低、长期提升的差异。[结论]长三角地区城市森林建设存在显著空间关联性,短期内经济发展给长三角地区城市森林建设水平带来压力,长期来看经济发展可带动城市森林发展;人口密度和旅游人数、第三产业占比增加会迫使管理者注重生态保护,以期望获得更大的生态效益;人均道路面积增加短期内可改善该城市的森林建设水平并辐射带动相邻城市,长期来看反而限制城市森林进一步发展的空间;创建森林城市成功后的一段时间内管理者可能进一步提高城市森林建设水平,并对周围城市森林建设产生积极影响,但长期缺乏持续性。

关键词：城市森林建设碳汇效益空间溢出效应动态空间面板模型

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热处理木材性能改良与工艺优化研究进展

复合材料学报 2024年第4期41卷 1712-1725页

作者：蒋军杜静静徐信武梅长彤南京林业大学材料科学与工程学院南京210037 南京林业大学林业资源高效加工利用协同创新中心南京210037

热处理木材是一种环保无污染且绿色可持续材料。但木材经过热处理会导致其部分力学性能下降、表面润湿性能不足及容易发生光老化等问题。传统的热处理技术所需要的高温环境会产生大量能耗,导致生产成本较高。针对以上热处理木材存在的... 详细信息

热处理木材是一种环保无污染且绿色可持续材料。但木材经过热处理会导致其部分力学性能下降、表面润湿性能不足及容易发生光老化等问题。传统的热处理技术所需要的高温环境会产生大量能耗,导致生产成本较高。针对以上热处理木材存在的性能缺陷和生产工艺不足,从热处理木材性能改良和工艺优化两个角度,概述了国内外热处理木材的性能改良研究进展。具体内容涉及热处理木材力学性能改良、表面润湿性能改良、耐光老化性能改良和热处理工艺优化4个方面。分析了热处理木材相关性能改良方法的局限性和改进措施,提出了木材热处理改性应在结合改性机制和实际应用的基础上,对热处理造成的潜在木材性能劣化进行规避,以更好地体现其综合性能优势,提高附加值并拓展应用范围。

关键词：热处理木材力学性能表面润湿性能耐光老化性能热处理工艺

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古建筑木结构无损检测内容与研究进展

北京林业大学学报 2024年第4期46卷 1-13页

作者：张厚江李玉风北京林业大学工学院北京林业大学木材无损检测国际联合研究所北京100083

中国拥有大量的木结构古建筑。合理有效地检测评估木结构的存在状况,是古建筑保护和修缮工作的重要需求。古建筑木结构无损检测是以无损检测和评估古建筑木结构安全性,以现场应用和实际需求为导向的木材材性检测评估技术,检测内容主要... 详细信息

中国拥有大量的木结构古建筑。合理有效地检测评估木结构的存在状况,是古建筑保护和修缮工作的重要需求。古建筑木结构无损检测是以无损检测和评估古建筑木结构安全性,以现场应用和实际需求为导向的木材材性检测评估技术,检测内容主要包括缺陷无损检测和木材物理力学性能无损检测两个方面。木结构、木构件隐藏缺陷的检测以及评估是古建筑木结构无损检测工作的重点和难点。本文首先介绍古建筑木结构的组成,总结其无损检测内容和目前常见无损检测方法;然后归纳总结古建筑木构件隐藏缺陷无损检测、古建筑木构件分等、腐朽对古建筑木材力学性能影响等应用和研究进展;最后归纳说明古建筑木材力学性能无损检测和自然老化对古建筑木材性质影响的研究状况。以期对从事木结构文物保护技术应用和科研工作的相关人员,有所启发和帮助。

关键词：古建筑木结构木构件无损检测缺陷力学性能

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木基多孔材料用于染料废水处理研究进展

复合材料学报 2024年第6期41卷 2789-2800页

作者：梅泽楷丁一冯树杨伟胜韩景泉南京林业大学材料科学与工程学院南京210037

染料广泛应用于纺织、皮革、塑料、造纸、化妆品等行业,已经成为当今水体污染的主要来源之一。染料废水成分复杂,具有高毒性、有机污染物含量高、重金属超标等特性,对生态环境造成极大危害,因此实现水体中水溶性有机染料的去除成为当前... 详细信息

染料广泛应用于纺织、皮革、塑料、造纸、化妆品等行业,已经成为当今水体污染的主要来源之一。染料废水成分复杂,具有高毒性、有机污染物含量高、重金属超标等特性,对生态环境造成极大危害,因此实现水体中水溶性有机染料的去除成为当前废水处理面临的重要挑战。木材是一种可再生、可生物降解的环境友好型天然材料,具有构造有序、层次分明的多尺度分级结构和丰富的孔隙构造,这种层级多孔结构为新型染料去除材料和装置的开发创造了天然条件。通过在木材内部管腔表面负载石墨烯、金属-有机骨架(MOF)、贵金属纳米颗粒(Ag、Au、Pd)和多氧金属酸盐等活性物质,可促进木质基复合材料对染料的物理化学吸附与催化降解,进而实现废水中染料的有效去除。本文首先对染料废水的特性及其危害进行了概述,并详细介绍了木材的特殊微观结构及其在染料废水处理中的优势;随后,综述了负载活性物质的木基多孔材料用于染料废水的吸附和催化降解两种处理方式的原理和研究现状,并对木基多孔材料处理染料废水的发展前景进行展望和总结。

关键词：木材染料废水多孔结构吸附降解

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古旧木材加固保护研究进展

材料导报 2024年第1期38卷 259-277页

作者：王祺冯鑫浩刘新有南京林业大学家居与工业设计学院南京210037 南京林业大学江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心南京210037

木材作为一种复杂的多级壁层材料,因其高强重比与可再生等优异特性而被广泛应用于建筑、家具、装饰等领域,并成为国民经济发展不可或缺的绿色环保材料之一。然而,木材在生产应用过程中易遭受昆虫、真菌等侵害而发生材性劣化,这极大限制... 详细信息

木材作为一种复杂的多级壁层材料,因其高强重比与可再生等优异特性而被广泛应用于建筑、家具、装饰等领域,并成为国民经济发展不可或缺的绿色环保材料之一。然而,木材在生产应用过程中易遭受昆虫、真菌等侵害而发生材性劣化,这极大限制了木制品应用优势的发挥,同时增加了古旧木材保护与修复的难度。为了更好地保护历史文化遗产,延长古旧木材的历史寿命,促进木材资源的高效与可持续利用,本文从木材的结构和历史应用及其破坏形式出发,概述了建筑文物和古建筑中木材的主要降解破坏形式和生物化学变化;从材料科学角度综述了古旧木材的保护策略与加固方法,重点总结分析了不同加固材料性质与用途及其对古旧木材加固保护的方法特性,尤其是“双碳”背景下生物基加固材料的应用;最后对加固木材的性能表征方法进行总结梳理,以期为加固木材的有效利用提供有力依据,同时为绿色、高效、环保木材加固保护技术的研发奠定理论基础,为我国在林产工业领域实现“双碳”目标提供技术支撑。

关键词：古建筑木材文物木材木材劣化加固保护改性策略加固材料性能表征

基于多源数据的城市型风景名胜区边界划定研究——以南京钟山风景名胜区为例

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南京林业大学学报(自然科学版) 2024年

作者：申世广张珮瑶邱冰南京林业大学风景园林学院南京林业大学金埔研究院

【目的】探讨城市型风景名胜区边界判别的有效方法，为城市型风景名胜区边界划定提供科学依据。【方法】以钟山风景名胜区为例，在多源数据支持下，构建风景区资源等级综合评价模型，从空间核密度、植被覆盖度（FVC）、GIS重分类与叠加... 详细信息

【目的】探讨城市型风景名胜区边界判别的有效方法，为城市型风景名胜区边界划定提供科学依据。【方法】以钟山风景名胜区为例，在多源数据支持下，构建风景区资源等级综合评价模型，从空间核密度、植被覆盖度（FVC）、GIS重分类与叠加等分析出发，利用自然间断点分级法将评价结果分为风景名胜区风景资源丰富、风景资源较丰富、风景资源一般、风景资源较匮乏和风景资源匮乏5个等级的风景资源综合评价分布图。在此基础上，在ArcGIS中利用Cartography Tool的Aggregate Polygons工具将聚合面积小于1000m2的小斑块合并到邻近的大斑块，并对边界范围进行平滑处理。再依据景源保护、游客密度和相关规划标准，在边界范围带内划定钟山风景名胜区的边界线。【结果】基于以上方法划定的边界对钟山风景区范围进行测算，风景区总面积为37.48 km2，其中新增区域面积约2.06km2，减少区域面积约0.49km2，与原有边界相比总体面积增加了1.57km2左右。【结论】在多源数据支持下，构建资源综合评价模型来划定城市型风景区边界的方法，综合考虑了景源、生态、社会环境、城市开发现状等多种因素，准确性高，客观性强，更有利于风景区资源的保护与可持续利用。

关键词：多源数据边界划定城市型风景名胜区核密度分析资源评价钟山风景名胜区

CaCO_(3)矿化装饰薄木的制备及其阻燃性能

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林业工程学报 2024年第2期9卷 47-54页

作者：何叶卢钰鑫刘琼瑶屈熙方露唐启恒南京林业大学家居与工业设计学院南京210037 中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091

装饰薄木的易燃性限制了其在家具饰面、室内装饰等领域的应用。为了提升装饰薄木的阻燃性能,采用仿生呼吸法将氯化钙(CaCl_(2))溶液与碳酸氢钠(NaHCO_(3))溶液分段浸渍于薄木中以制备矿化装饰薄木。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和环... 详细信息

装饰薄木的易燃性限制了其在家具饰面、室内装饰等领域的应用。为了提升装饰薄木的阻燃性能,采用仿生呼吸法将氯化钙(CaCl_(2))溶液与碳酸氢钠(NaHCO_(3))溶液分段浸渍于薄木中以制备矿化装饰薄木。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和环境扫描电镜(ESEM)对矿化产物进行了分析,并且采用宏观燃烧试验、热重分析法(TG)与锥形量热仪(CONE),对改性处理后薄木的阻燃性能进行评价。结果表明:矿化处理后薄木表面与内部均原位生成了方解石型CaCO_(3),且CaCO_(3)的生成量随着浸渍溶液浓度增大而增加。附着于薄木表面的CaCO3具有防火屏障功能,当浸渍溶液浓度由0.2 mol/L增加到1.0 mol/L及以上时,矿化薄木的着火时间得到明显延长。CaCO_(3)能催化纤维素热解,有利于产生稳定焦炭,TG结果显示,当浸渍溶液浓度为1.8 mol/L时,矿化薄木残炭率为28.05%,与未处理薄木相比提升了81.55%,阻燃效果最佳。CONE测试结果显示:与未处理薄木相比矿化薄木的热释放速率、有效燃烧热大幅降低,阻燃性能显著提升;但是矿化薄木的横向抗拉强度随浸渍溶液浓度增大而减小,对后续使用存在影响。综合考虑认为采用1.0 mol/L浓度的浸渍溶液对薄木进行矿化处理,可以使其获得良好的阻燃性能,同时保持一定的横向抗拉强度。

关键词：装饰薄木阻燃改性原位生成法矿化木材

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榄李开花生物学和繁育系统

植物研究 2024年第1期44卷 152-160页

作者：蔡艳清陈玉军李玫邓创发黄烈健中国林业科学研究院热带林业研究所广州510520 南京林业大学南京210037

为揭示榄李(Lumnitzera racemosa)濒危机制及开展相关保护行动,对广东珠海淇澳担杆岛省级自然保护区引种的榄李进行野外观测,观测榄李开花动态,结合运用杂交指数(OCI)、花粉-胚珠比(P/O)、花粉活力测定和柱头可授性测定、人工授粉等试... 详细信息

为揭示榄李(Lumnitzera racemosa)濒危机制及开展相关保护行动,对广东珠海淇澳担杆岛省级自然保护区引种的榄李进行野外观测,观测榄李开花动态,结合运用杂交指数(OCI)、花粉-胚珠比(P/O)、花粉活力测定和柱头可授性测定、人工授粉等试验对榄李的繁育系统进行研究。结果表明:(1)榄李群体始花期为5月16日左右,盛花期为5月25日—7月1日,末花期为7月5日—8月31日,群体花期时间约106 d;花序花期持续时间为5~18 d,持续平均时间为(10.80±3.58)d;榄李单花花期持续时间为7~13 d,平均时间为(9.1±1.3)d。(2)开花当天花粉活力最高,达58.73%,第2天活力下降,第3天花粉已不具备活力;开花第1天柱头可授性最弱,后逐渐加强,第3天柱头可授性最强,达100.00%,雌雄蕊成熟时间不一致。(3)榄李杂交指数(OCI)为4,繁育系统以异交为主,部分自交亲和,需要传粉者;花粉-胚珠比(P/O)为5740.50±1318.20,繁育系统为专性异交;由授粉试验可知,繁育系统为自交和异交同时存在的混合交配系统。综合上述,榄李的繁育系统为以异交为主,部分自交亲和,需要传粉者。

关键词：榄李开花生物学花粉活力柱头可授性繁育系统