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共沉淀法制备木质素/纳米纤维素杂化颗粒及其形貌调控

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林业工程学报 2024年

作者：李豪郭娆田雪樊亚博王成毓宦思琪东北林业大学材料科学与工程学院

纤维素和木质素是自然界中储量最丰富的可再生资源,受天然木材中纤维素和木质素的共生互缠绕结构启发,以林木生物质微纳米基元重组多维新材料为目的,研究并探索木质素/纤维素杂化颗粒的制备及应用,是提高和拓展林木生物质高值化利用的... 详细信息

纤维素和木质素是自然界中储量最丰富的可再生资源,受天然木材中纤维素和木质素的共生互缠绕结构启发,以林木生物质微纳米基元重组多维新材料为目的,研究并探索木质素/纤维素杂化颗粒的制备及应用,是提高和拓展林木生物质高值化利用的有效手段之一。本研究基于溶解-沉降的方法,分别采用四氢呋喃和无水乙醇溶解硫酸盐木质素,再向其溶液中瞬时加入纳米纤维素(CNF)悬浮液,使木质素溶液迅速产生相分离;在实现木质素微纳米球(LNS)制备的同时,混合纳米纤维素,一步法制备稳定且均匀分散的LNS/CNF杂化颗粒;探讨了不同溶剂、不同质量分数CNF悬浮液以及不同滴加速率对所得LNS/CNF杂化颗粒悬浮液稳定性、颗粒微观形貌、尺寸、表面张力以及成膜特性的影响。实验结果表明:硫酸盐木质素在不同溶剂中的溶解行为差异及CNF悬浮液的质量分数和滴加速率,都会影响其杂化颗粒的稳定性、形貌和尺寸,使用四氢呋喃处理所得LNS/CNF杂化颗粒的尺寸形貌更为均一;反应的最佳CNF质量分数为0.5%,所得LNS/CNF杂化颗粒的尺寸大小最为均匀;通过控制滴加速度,能有效调控所得颗粒的尺寸,实现LNS的可控制备,在CNF质量分数一定的情况下,滴加速度越快,所制备的LNS/CNF纳米杂化颗粒和所得薄膜的性能也越好。

关键词：木质素纤维素相分离杂化颗粒薄膜

基于自上而下法木基复合凝胶的构筑及其功能化研究进展

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复合材料学报 2024年

作者：徐金豪马洁茹周静游沐秋李大纲徐朝阳陈楚楚南京林业大学材料科学与工程学院

基于“自上而下”法，通过木材“组分-结构”设计策略，选择性去除木材细胞壁中半纤维素和木质素等基质组分，提取木材纤维素骨架，再在其纤维孔道结构中引入弹性聚合物，制备获得兼具高强度与柔韧性的木基复合凝胶。在此基础上，进一... 详细信息

基于“自上而下”法，通过木材“组分-结构”设计策略，选择性去除木材细胞壁中半纤维素和木质素等基质组分，提取木材纤维素骨架，再在其纤维孔道结构中引入弹性聚合物，制备获得兼具高强度与柔韧性的木基复合凝胶。在此基础上，进一步与功能性单元复合，构筑先进木基功能化凝胶，拓展其在柔性传感、节能建筑、储能器件、组织工程等领域的应用。本文从木基复合凝胶材料的制备原理、关键工艺、功能化研究现状及应用领域等角度综述了近年来木基复合凝胶的研究进展，为促进木材资源高值化利用提供研究思路。

关键词：天然木材凝胶木基复合凝胶木材纤维素骨架功能化应用

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不同销钉加固胶合木螺栓洞口处节点拉伸性能

林业工程学报 2024年第4期 162-167页

作者：董苏皖张柳柳甘翔王硕陈志渊李馨然阙泽利南京林业大学材料科学与工程学院

木结构螺栓节点在螺栓洞口周围易因应力集中而导致螺孔周围木材开裂，降低节点承载力。采用销类连接件垂直于木材纹理加固有望改善上述破坏现象。为探究不同种类销钉垂直于木材纹理的加固时对胶合木螺栓洞口处节点的增强效果，以及为木... 详细信息

木结构螺栓节点在螺栓洞口周围易因应力集中而导致螺孔周围木材开裂，降低节点承载力。采用销类连接件垂直于木材纹理加固有望改善上述破坏现象。为探究不同种类销钉垂直于木材纹理的加固时对胶合木螺栓洞口处节点的增强效果，以及为木钉在增强胶合木螺栓洞口处节点的工程应用上提供试验基础和理论依据，以销钉的材料种类及直径为变量，参考美国标准(ASTM D1761-20)对4组共26个开孔胶合木试件在顺纹方向进行了1 mm/min的匀速单调加载拉伸试验。记录分析了试验前后各个试件洞口处节点的破坏形态、荷载-位移曲线、极限承载力、刚度和能量耗散。结果表明：(1)木钉和钢钉垂直于试件纹理的钉入对试件洞口处节点的破坏模式影响不大，但对试件节点的承载性能有一定提升；(2)木钉对试件洞口处节点的增强效果明显优于钢钉，木钉增强组SS2、SS3和钢钉增强组SS4试件与未加固组SS1试件相比，极限承载力分别提高了19.75%,19.18%和10.83%,能量耗散分别提高了87.48%,82.59%和28.33%;(3)木钉直径的较小变化对节点的增强效果影响不大。采用木钉垂直于木材纹理加固可显著提升螺栓洞口的承载力，有利于提升木结构螺栓节点的承载力。

关键词：胶合木螺栓洞口木钉节点加固

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滇中云南松林地表可燃物含水率预测模型

生态学杂志 2024年第2期43卷 342-351页

作者：高仲亮王何晨阳魏建珩曹宇飞于闻天王秋华周汝良韩丽王锲于寿福西南林业大学土木工程学院昆明650224 云南省森林灾害预警与控制重点试验室昆明650224

云南松针叶富含油脂,防火期含水率低,是滇中地区林火主要地表可燃物。在2020年防火期持续采集滇中地区云南松林地表可燃物含水率数据,使用相关性分析、公因子方差、膨胀系数和多重预测回归模型,探究地形、气象、林分等因子与含水率的关... 详细信息

云南松针叶富含油脂,防火期含水率低,是滇中地区林火主要地表可燃物。在2020年防火期持续采集滇中地区云南松林地表可燃物含水率数据,使用相关性分析、公因子方差、膨胀系数和多重预测回归模型,探究地形、气象、林分等因子与含水率的关系,利用离差标准化法调整模型系数及完成模型精度评价。结果表明:云南松林地表可燃物含水率影响因子排序为温度>湿度>风速>坡向>郁闭度>坡度>海拔>风向,坡向、林分郁闭度指标方差膨胀系数VIF>10,存在共线性;因此选择温度、湿度、风速、坡度、海拔构建含水率预测回归模型E_(1),k、s、g代表云南松枯枝、松针和小灌枯枝-枯草,Y_(k1)、Y_(s1)、Y_(g1)平均拟合度为74.35%,平均误差率为32.06%,误差率偏高。以强相关(r>0.70)因子温度、湿度、风速为自变量重构含水率预测增强回归模型E_(2),其Y_(k2)、Y_(s2)、Y_(g2)平均拟合度为83.99%,平均误差率为17.09%,其拟合度、误差率均优于E1。在E2基础上选择具有现实意义的弱相关性因子坡向、坡度、海拔、郁闭度为调整因子,并运用离差标准化法转化为系数,构建含水率预测系数校正回归模型E_(3),其Y_(k3)、Y_(s3)、Y_(g3)平均拟合度89.72%,平均误差率为8.48%。E_(3)精度优于E_(1)、E_(2),其Y_(k3)、Y_(s3)、Y_(g3)拟合优度分别提升9.69%、2.11%,4.84%、10.77%,8.41%、4.33%,误差率降低15.65%、6.89%,11.24%、13.69%,18.01%、5.24%。增加校正系数可提高模型预测精度,同时模型因子易获取,便于林火管理者野外快捷、精准、实时预测滇中云南松林地表可燃物含水率,为林火防控提供技术支持。

关键词：云南松地表可燃物含水率预测模型系数校正

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透明植物纤维基复合材料的制备技术及前沿应用

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复合材料学报 2024年

作者：王全亮杨鹏岭郭正深夏常磊陈春霞东北林业大学机电工程学院南京林业大学材料科学与工程学院东北林业大学化学化工与资源利用学院

植物纤维作为一种天然可再生和生物降解的绿色环保材料，来源广泛、储量丰富，如林业木竹和作物秸秆资源，广泛应用于制造纤维增强树脂/硅酸盐等复合材料，市场巨大、前景广阔。植物纤维基透明功能材料的研发，对于突破传统工程材料（... 详细信息

植物纤维作为一种天然可再生和生物降解的绿色环保材料，来源广泛、储量丰富，如林业木竹和作物秸秆资源，广泛应用于制造纤维增强树脂/硅酸盐等复合材料，市场巨大、前景广阔。植物纤维基透明功能材料的研发，对于突破传统工程材料（如纤维板、木塑复合材料）光学不透明的技术瓶颈，拓宽农林木质制品应用范围具有科学意义与研究价值。文章详细梳理了纤维基透明材料的最新研究进展，系统归纳了纤维材料绿色漂白以及透明化的制备机理，以及制备技术的优缺点和关键技术难点。论证了初步脱色透明化处理的透明材料可以优化工艺，在保留植物纤维特性的同时实现多功能化。重点从植物纤维基透明材料的力学、透明度、雾度、阻燃、隔热等方面进行阐述，探讨了纤维透明材料在节能建筑、光电子器件、储能材料领域的应用前景。植物纤维透明材料的开发，未来仍需大量系统化的基础理论研究。随着制备技术及改性方法的不断完善，其性能将得到进一步提升，推动在建筑、光电、储能等领域的应用。

关键词：植物纤维透明复合材料制备技术节能建筑储能材料光电子器件

油蜡热处理对木材物理性能及尺寸稳定性的影响

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森林工程 2024年第1期40卷 106-113页

作者：蒋金成李璟张镜元王秉泉战剑锋东北林业大学材料科学与工程学院哈尔滨150040

为探究植物油蜡热处理对不同树种木材的物理性能及尺寸稳定性的影响,以臭冷杉、落叶松和条纹乌木为研究对象,自主配置的植物油蜡溶液为加热介质,分别在不同温度(140、170、200℃)下对木材进行4 h的高温热处理,再通过充分的冷却确保植物... 详细信息

为探究植物油蜡热处理对不同树种木材的物理性能及尺寸稳定性的影响,以臭冷杉、落叶松和条纹乌木为研究对象,自主配置的植物油蜡溶液为加热介质,分别在不同温度(140、170、200℃)下对木材进行4 h的高温热处理,再通过充分的冷却确保植物油蜡完全进入木材内部,并利用扫描电镜观察其内部结构。研究结果表明,室温冷却阶段是木材油蜡热处理的关键,该阶段植物油蜡大量进入木材内部,这主要表现为木材试件增重百分比(Weight Percentage Gain,WPG)的变化。经植物油蜡联合热处理后,3种木材最大颜色变化(ΔE^(*))分别为48.24、40.67、5.95;表面疏水性均有稳定提高,接触角(Water Contact Angle,WCA)稳定提升至70°左右;不同树种的弦向、径向线湿胀率及体积膨胀率均有不同程度的降低,抗膨胀效率(Anti Swelling Efficiency,ASE)有效提高,3种木材最大提高49.64%、48.24%、38.86%,说明植物油蜡热处理可以提升木材尺寸稳定性。

关键词：植物油蜡热处理木材物理性能尺寸稳定性

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含孔纤维增强层合板抗拉强度和失效行为研究

兵器材料科学与工程 2024年

作者：俞红全盛冬发虎积元李子恒陈泰聪西南林业大学土木工程学院云南省森林灾害预警与控制实验室

为了探讨不同圆孔直径下玄武岩纤维/环氧树脂（Basalt fiber/Epoxy resin，BF/EP）增强镁合金层合板的抗拉强度和失效行为。制备相关试件，用数字图像相关技术（Digital image correlation， DIC）对其进行准静态拉伸试验，采用Abaqus... 详细信息

为了探讨不同圆孔直径下玄武岩纤维/环氧树脂（Basalt fiber/Epoxy resin，BF/EP）增强镁合金层合板的抗拉强度和失效行为。制备相关试件，用数字图像相关技术（Digital image correlation， DIC）对其进行准静态拉伸试验，采用Abaqus对层合板进行建模，Vumat子程序集成出渐进损伤模型。通过数值模拟和试验分析了层合板损伤失效，用扫描电镜（SEM）观察层合板断口特征和微观失效模式。结果表明：抗拉强度与圆孔直径呈反比，最小孔径（2 mm）与最大孔径（10 mm）层合板抗拉强度分别为255.16 MPa和135.24 MPa，与数值模拟误差小于9%，具有参考意义。DIC监测及有限元模拟下，试件在渐进损伤演化直至失效过程中，裂纹由孔周应力集中最大区域向自由边缘延伸，垂直于加载方向，层合板初始损伤由镁合金层承担，最终失效行为由BF/EP层占主导作用。

关键词： BF/EP增强镁合金层合板数值仿真模拟孔径抗拉强度损伤失效

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持续干旱胁迫下云南松幼苗的光合特性日变化

分子植物育种 2024年

作者：施俊杰朱为松邓健林梁孟欣吴俊文西南林业大学林学院

为了探究持续干旱胁迫对云南松幼苗光合日变化的影响，本研究以1年生云南松幼苗为试验材料，设置3种干旱胁迫处理(轻度干旱LS，中度干旱MS和重度干旱SS)，通过盆栽控水试验，测定和分析云南松幼苗针叶的光合生理指标、环境因子日动态... 详细信息

为了探究持续干旱胁迫对云南松幼苗光合日变化的影响，本研究以1年生云南松幼苗为试验材料，设置3种干旱胁迫处理(轻度干旱LS，中度干旱MS和重度干旱SS)，通过盆栽控水试验，测定和分析云南松幼苗针叶的光合生理指标、环境因子日动态变化。结果表明：(1)随着干旱程度的增强，云南松的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和胞间CO2(Ci)显著下降(PTl>Ta>CO2-R>PH-R；在MS和SS处理中，各环境因子的直接影响效应顺序均为PAR>Tl>Ta>PH-R>CO2-R。持续干旱使得云南松光合特性在一定程度上受到抑制。光合有效辐射的升高，使得空气和叶片温度的升高，加大针叶周围的饱和蒸汽压差，引起蒸腾速率增大到一定程度时，降低了气孔导度，减少水分流失，从而控制叶片正常生理温度，维持正常生理活动。这一系列对策为季节性干旱胁迫下云南松的种苗培育和经营管理提供了一定理论依据。

关键词：云南松干旱胁迫光合日变化环境因子通径分析

MMT/IFR膨胀阻燃液化木质素磺酸钠基聚氨酯泡沫的制备及性能

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林产化学与工业 2024年第1期44卷 24-32页

作者：安昕煜李旭巩玲刘志明东北林业大学材料科学与工程学院黑龙江哈尔滨150040

利用木质素磺酸钠(SLS)液化产物完全替代聚醚多元醇,同时以由壳聚糖(CS)和聚磷酸铵(APP)复配组成的膨胀阻燃剂(IFR)和蒙脱土(MMT)为添加剂,制备出MMT/IFR膨胀阻燃液化木质素磺酸钠基聚氨酯泡沫(SLS-PUF/IFR/MMT)材料。采用扫描电子显微... 详细信息

利用木质素磺酸钠(SLS)液化产物完全替代聚醚多元醇,同时以由壳聚糖(CS)和聚磷酸铵(APP)复配组成的膨胀阻燃剂(IFR)和蒙脱土(MMT)为添加剂,制备出MMT/IFR膨胀阻燃液化木质素磺酸钠基聚氨酯泡沫(SLS-PUF/IFR/MMT)材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、极限氧指数(LOI)、热重分析(TG)仪、锥形量热仪、热导率测试仪和电子万能试验机等对材料的阻燃性能、热稳定性、燃烧性能、导热性能和压缩性能进行分析。研究结果表明:当IFR添加量为20%时,制备的材料100%SLS-PUF/20%IFR的LOI值达到了最高值24.3%;当IFR添加量≥16%时,制备的材料100%SLS-PUF/IFR的垂直燃烧等级达到V-0级。在此基础上,当MMT添加量为2%时,制备的材料100%SLS-PUF/20%IFR/2%MMT的LOI值达到了24.8%,且其垂直燃烧等级能够达到V-0级。相较于100%SLS-PUF材料,100%SLS-PUF/20%IFR/2%MMT材料的峰值热降解速率、最大热释放速率和总热释放量分别降低了0.6%/min、 145.6 kW/m~2和13.9 MJ/m~2,残炭量提高了13.1个百分点,同时其表观密度和压缩强度则分别提高至58.72 kg/m~3和296.6 kPa,其热导率也达到了0.041 W/(m·K)。

关键词：聚氨酯泡沫木质素磺酸钠阻燃性能压缩强度

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