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高强度双网络结构木基复合凝胶的制备及性能

材料工程 2024年第4期52卷 209-217页

作者：王露臻钟丽游沐秋徐朝阳金永灿李大纲陈楚楚南京林业大学材料科学与工程学院南京210037 南京林业大学轻工与食品学院南京210037

以木材为原料,通过脱基质处理获得木材纤维骨架,在其多孔结构中利用原位聚合法构建以聚乙烯醇(PVA)/聚丙烯酰胺(PAM)为双网络结构填充相的高强度木基复合凝胶。通过调控PVA及PAM在复合凝胶体系中的质量比,系统研究制备所得木基复合凝胶... 详细信息

以木材为原料,通过脱基质处理获得木材纤维骨架,在其多孔结构中利用原位聚合法构建以聚乙烯醇(PVA)/聚丙烯酰胺(PAM)为双网络结构填充相的高强度木基复合凝胶。通过调控PVA及PAM在复合凝胶体系中的质量比,系统研究制备所得木基复合凝胶的宏/微观形貌、力学性能、光学性能及表面化学性能等变化规律。结果表明:在聚丙烯酰胺/木材纤维骨架中引入少量PVA,通过构建双网络结构,能够有效提升木基复合凝胶的力学性能,其最大拉伸强度可达16.47 MPa,断裂伸长率约为11.61%。将木基复合凝胶作为柔性基材组装构建传感器件,电导率为1.8 S/m,发现木基传感器在多种形变下均表现出稳定可重复的相对电流信号变化。

关键词：木材聚乙烯醇聚丙烯酰胺凝胶力学性能柔性传感器

外源钙添加对有机物料改良滨海盐碱土固碳潜力的影响

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林业科学 2024年第2期60卷 32-41页

作者：史文竹孙禧邵旭升热由索姆王艮梅张焕朝项剑南京林业大学南方现代林业协同创新中心、南京林业大学林学院南京210037

【目的】研究外源钙添加对有机物料改良滨海盐碱土过程中土壤CO_(2)排放和土壤碳库的影响,以期为滨海盐碱土的改良利用与固碳潜力提升提供理论依据。【方法】采用室内培养试验,在施用玉米秸秆生物炭+鸡粪(BM)以及水稻秸秆+鸡粪(SM)的基... 详细信息

【目的】研究外源钙添加对有机物料改良滨海盐碱土过程中土壤CO_(2)排放和土壤碳库的影响,以期为滨海盐碱土的改良利用与固碳潜力提升提供理论依据。【方法】采用室内培养试验,在施用玉米秸秆生物炭+鸡粪(BM)以及水稻秸秆+鸡粪(SM)的基础上,以氢氧化钙和硅酸钙作为钙源,按照等钙量原则,分别设置了6种处理:不施用硅酸钙和氢氧化钙(CK)、施用12.4 g·kg^(-1)硅酸钙(Ca1)、施用24.8 g·kg^(-1)硅酸钙(Ca2)、施用7.9 g·kg^(-1)氢氧化钙(Ca3)、施用15.8 g·kg^(-1)氢氧化钙(Ca4)以及施用12.4 g·kg^(-1)硅酸钙+7.9 g·kg^(-1)氢氧化钙(Ca5),进行1个月的培养试验。【结果】培养期间外源钙的添加能显著降低CO_(2)累积排放;有机物料的施用会导致土壤有机碳(SOC)的损失,外源钙的添加不会显著影响SOC矿化但会导致土壤无机碳(SIC)含量显著增加,从而弥补SOC的损失,增加土壤的总碳量,实现土壤固碳的目的,适当增加氢氧化钙的添加量对固碳量有促进作用;外源钙添加导致的减排作用主要是通过增加吸收矿化产生的CO_(2),并转化为碳酸钙的形式而固定。【结论】在改良盐碱土的过程中,有机物料配施硅酸钙和氢氧化钙的改良措施能实现土壤固碳减排。

关键词：滨海盐碱土二氧化碳土壤固碳土壤无机碳

靓竹叶色表型叶片形态、结构与光合特性相关性研究

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南京林业大学学报(自然科学版) 2024年

作者：徐薪璐孔淑鑫吕卓江帅君赵婉琪林树燕南京林业大学南方现代林业协同创新中心南京林业大学竹类研究所南京林业大学生物与环境学院

【目的】以原种椎谷笹（Sasaella glabra）叶片为对照，探究其变种靓竹（S. glabra‘Albostriata’）不同叶色表型叶片形态、结构与光合特性的关系。【方法】以靓竹及原种不同叶色表型叶片为研究对象，测量叶长、叶宽、叶面积、叶片干... 详细信息

【目的】以原种椎谷笹（Sasaella glabra）叶片为对照，探究其变种靓竹（S. glabra‘Albostriata’）不同叶色表型叶片形态、结构与光合特性的关系。【方法】以靓竹及原种不同叶色表型叶片为研究对象，测量叶长、叶宽、叶面积、叶片干干质量以及叶色参数和叶片光合色素含量，同时测得其光合日变化、光响应曲线，叶绿素荧光参数，按照叶色分区观察靓竹及原种叶片的荧光显微结构和超微结构，进一步分析叶色参数与光合色素、光合色素与净光合速率、叶绿素与叶绿素荧光参数的相关性。【结果】不同叶色表型叶片各生物量差异显著，原种叶片的叶长、叶宽、叶面积、叶片干质量均显著高于靓竹叶片，靓竹叶片的各生物学特性指标随绿色面积增加而增加；不同叶色表型叶片间各叶色参数差异显著，随着绿色面积增加，反映叶片红绿程度的a*的绝对值同步增加，反映明亮度的L*、反映叶片黄绿程度的b*和反映叶片鲜艳度的C*的变化趋势类似，均同步减少；不同类型叶片荧光显微结构在细胞排列上无显著差异，主要区别在于靓竹黄区叶肉细胞无明显分化，叶绿体在叶肉细胞中零散分布，而靓竹绿区及原种叶片的叶肉细胞分化为指状臂细胞和梅花状细胞，叶绿体占据叶肉细胞；靓竹叶片黄区叶肉细胞内部结构与绿区及原种叶片叶肉细胞区别明显，主要体现在细胞壁加厚、细胞空腔大、内部较多降解物质、叶肉细胞分化不显著、叶绿体发育异常、嗜锇颗粒堆积等现象；同为绿色的靓竹叶片绿区和原种绿叶，其叶肉细胞结构和分化程度相似，相较于原种，靓竹叶片绿区叶绿体的嗜锇颗粒较多；4种表型叶片的叶绿素a、叶绿素b、叶绿素、类胡萝卜素的含量均存在显著差异。叶色为纯绿色的原种椎谷笹各光合色素含量最高；3种不同叶色表型的靓竹叶片随着黄色条纹面积增大，光合色素含量呈下降趋势，且各光合色素与a*的绝对值存在显著正相关关系，与L*、b*、C*各值存在显著负相关关系；不同叶色表型叶片的光合日变化及光响应曲线差异显著，4 种表型叶片的叶绿素含量与其净光合速率、气孔导度、蒸腾速率呈正相关，与胞间二氧化碳浓度变化趋势相反；叶绿素含量和F0成正比，除F0以外的各叶绿素荧光参数差异不显著，PSⅡ光反应中心功能正常。【结论】靓竹不同叶色表型叶片的形态、结构和光合特性差异显著，叶色作为可以直接观察到的表象，反映叶片形态、结构与功能息息相关，具体体现在叶绿体的数量和发育状况能够影响叶绿素的含量，叶绿素含量与光合能力呈正相关，光合产物含量可以从叶面积等形态指标与叶干物质含量上表现出来，其背后复杂的调控机制值得深入研究。

关键词：靓竹叶绿素叶绿体叶色参数光合特性

基于计算机模拟模型的林木冠层太阳短波辐射定量分析方法

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林业科学 2024年第4期60卷 16-30页

作者：张宇张怀清安锋蒋玲云挺南京林业大学信息科学技术学院南京210037 中国林业科学研究院资源信息研究所北京100091 中国热带农业科学院橡胶研究所儋州571737 南京林业大学林学院南京210037

【目的】定量模拟和刻画林木冠层太阳短波辐射的分布和截获情况,于时空变换下反演太阳短波辐射在不同林木冠层内的辐射通量变化,为林木培育经营和提质增效提供理论依据。【方法】首先,以公共数据集和真实扫描的校园内林木激光点云数据为... 详细信息

【目的】定量模拟和刻画林木冠层太阳短波辐射的分布和截获情况,于时空变换下反演太阳短波辐射在不同林木冠层内的辐射通量变化,为林木培育经营和提质增效提供理论依据。【方法】首先,以公共数据集和真实扫描的校园内林木激光点云数据为例,结合设计的机器视觉算法,对林木激光点云进行枝叶分离和单叶分割,并用合适大小的椭圆形和圆柱体几何单元分别拟合每片叶片和骨架,开展林木真实模型重建;其次,运用计算机图形学方法,结合研究地点的经纬度和时刻,模拟太阳入射光线,并引入物理学的双向反射和透射分布函数及蒙特卡洛光线追踪算法,开展反射和透射光线与冠层内叶片的碰撞模拟;最后,根据仪器测量得到的不同树种叶片平均粗糙度和折射率,结合光线追踪算法,实现林木冠层内短波辐射分布计算和木林冠层光截获效率评估。【结果】利用本研究方法计算时空变换下不同树种(芒果、橡胶、紫薇、樱花)4株树冠及一片香樟树林的直射、反射和透射太阳辐射通量,其中直射辐射通量占比约86%、反射辐射通量占比约5%、透射辐射通量占比约9%。叶面积指数高的树冠会拦截更多直射和透射光线;在太阳高度角较小时刻(上午或下午),斜射的太阳光线反射后易与树冠中其他叶片发生二次求交,产生较多反射辐射通量。同时,由于林木的趋光性,中午树冠光线拦截率高于上午和下午10%左右。比对采用本研究方法计算的树冠辐射通量拦截比值和样地手持光电仪器实测结果,绝对误差小于6%。【结论】在测绘科学、计算机图形学及林学多学科视角融合下,本研究基于激光点云重建树木真实表观形态结构,并将蒙特卡洛光线追踪算法与物理学的双向反射和透射分布函数相融合,真实模拟光线在树冠中的传播过程,可准确获取林木冠层内太阳短波辐射分布与树冠辐射通量拦截值,对研究时空变换下林木太阳辐射吸收、光强与树冠形态结构的耦合关联及不同表型参数的林冠辐射传输模型均有重要启示意义。

关键词：太阳短波辐射激光点云计算机模拟模型树木三维重建林木辐射传输

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基于方差异质性随机参数模型的汇合行为分析

吉林大学学报（工学版） 2024年第4期54卷 883-889页

作者：邬岚赵乐李根南京林业大学汽车与交通工程学院南京210037

为研究高速公路交织区入口匝道车辆汇入主线的换道行为,基于方差异质性随机参数模型构建了车辆汇入换道模型,先从NGSIM数据集中提取7个在统计上显著且对换道行为有影响的解释变量,然后将其引入方差异质性随机参数模型探索潜在异质性,计... 详细信息

为研究高速公路交织区入口匝道车辆汇入主线的换道行为,基于方差异质性随机参数模型构建了车辆汇入换道模型,先从NGSIM数据集中提取7个在统计上显著且对换道行为有影响的解释变量,然后将其引入方差异质性随机参数模型探索潜在异质性,计算各变量平均边际效应量化对换道行为的影响,最后提出了“个体样本精度”指标对模型进行比较。研究结果表明:汇入车辆与目标车道领车的车头间距、目标车道领车宽度、辅助车道领车速度对换道行为产生了显著的影响,且汇入车辆在辅助车道上的纵向位置显著影响汇入车辆与目标车道领车的车头间距,方差异质性随机参数模型比未考虑方差异质性的随机参数模型和二元Logit模型具有更高的拟合优度和模型精度,能够更好地解释车辆汇入行为中的潜在异质性。本文的研究成果可应用于自动驾驶辅助系统和交通流仿真软件中,对阐明车道变换行为的机理有一定的参考价值。

关键词：交通运输安全工程方差异质性随机参数模型汇合行为高速公路交织区

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不同加载模式下钢管约束重组竹轴压力学行为

复合材料学报 2024年第2期41卷 978-989页

作者：吴凤贻魏洋王高飞林煜丁明珉南京林业大学土木工程学院南京210037

本文将重组竹与钢管复合形成新型钢管约束重组竹。对24个新型钢管约束重组竹圆柱试件进行了轴压试验,研究了钢管厚度和加载方式(全截面与核心加载)对其轴压性能的影响。试验结果表明:外加钢管能够有效地提高结构承载力和变形能力;钢管... 详细信息

本文将重组竹与钢管复合形成新型钢管约束重组竹。对24个新型钢管约束重组竹圆柱试件进行了轴压试验,研究了钢管厚度和加载方式(全截面与核心加载)对其轴压性能的影响。试验结果表明:外加钢管能够有效地提高结构承载力和变形能力;钢管约束重组竹圆柱主要破坏形态为剪切破坏;结构的峰值应力、峰值应变均与钢管厚度呈正相关,随着钢管厚度增加,试件的峰值应力最大增长22.4%,峰值应变最大增长6.1%;核心受压钢管重组竹较全截面受压试件展现了更好的承载潜力和变形能力。根据全截面受压和核心受压的曲线不同,考虑了钢管套箍系数,分别提出了两种加载方式下新型钢管约束重组竹的极限应力、极限应变和峰值应力、峰值应变的预测模型,应力计算模型误差均在10%以内。最后建议了应力-应变全曲线模型,预测了不同加载方式下新型钢管约束重组竹的应力-应变变化规律。

关键词：重组竹钢管约束重组竹加载方式轴压性能计算模型

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钢管约束竹-混凝土组合柱轴压力学性能

复合材料学报 2024年第6期41卷 3115-3128页

作者：韦宝幸魏洋王高飞邢泽林煜南京林业大学土木工程学院南京210037

将轻质高强的重组竹埋入钢管混凝土柱(CFST)的核心形成钢管约束竹-混凝土组合柱(BCFST),期望利用钢管的约束作用充分发挥重组竹的抗压强度并延缓其劈裂破坏。为研究BCFSTs的轴压性能,在3组BCFSTs轴压试验的基础上,采用ABAQUS有限元软件... 详细信息

将轻质高强的重组竹埋入钢管混凝土柱(CFST)的核心形成钢管约束竹-混凝土组合柱(BCFST),期望利用钢管的约束作用充分发挥重组竹的抗压强度并延缓其劈裂破坏。为研究BCFSTs的轴压性能,在3组BCFSTs轴压试验的基础上,采用ABAQUS有限元软件建立了相应的模型进行了非线性有限元分析。通过比对试件的破坏形式、荷载-位移曲线等结果,验证了有限元模型的可靠性与适用性;基于验证后的有限元模型,对重组竹尺寸和钢管径厚比两个关键设计变量进行参数化分析。结果表明:在相同钢管壁厚的钢管混凝土柱中,增大重组竹截面尺寸可以抑制荷载-位移曲线峰值点后的下降过程,BCFSTs的峰值承载力相较于CFST的提升范围均在8%以上,最大提升16%;试件的极限荷载呈现明显增长趋势,BCFSTs的极限承载力相较于CFST的最大提升可达到33.2%。钢管壁厚的增加使重组竹和混凝土受到的环向约束增强,核心截面强度得以提高,钢管壁厚由4.5 mm变化为6.0 mm时,试件极限荷载最大提升18.2%。

关键词：钢管混凝土柱组合柱重组竹约束竹-混凝土有限元模型轴压承载力

光致固液转变的有机小分子、高分子和其他材料研究进展

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高分子通报 2024年第2期37卷 174-181页

作者：郭欣然吕新美张雨绮杨哲权于波罗振扬马晓峰南京林业大学理学院南京210037 南京林业大学化学工程学院南京210037 南京林业大学高分子材料研究所南京210037

通过传统的热法-加热可以实现很多材料的固液转变,固液转变是材料的宝贵性质,液化后的材料可以通过模具制备各种形状的物品。与热致固液转变相比,光致固液转变具有更高的时空分辨率,可以利用非接触的方式精确地照射在需要液化的部位,这... 详细信息

通过传统的热法-加热可以实现很多材料的固液转变,固液转变是材料的宝贵性质,液化后的材料可以通过模具制备各种形状的物品。与热致固液转变相比,光致固液转变具有更高的时空分辨率,可以利用非接触的方式精确地照射在需要液化的部位,这使得光致固液转变材料在功能材料领域有重要的应用前景。本文介绍了光致固液转变的有机小分子、高分子和其他材料研究进展,讨论了其转变机理和设计原则,并介绍了光致固液转变材料在可重复利用的粘合剂、光刻胶、光致驱动器和自愈合材料等方面的潜在应用前景。

关键词：光致固液转变偶氮苯光响应研究进展

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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