透明木材及其功能化研究进展

本文首先简要阐述了透明木材的制备工艺;然后论述了透明木材在建筑材料、发光材料、热储能材料等领域的应用;并阐述了透明木材基复合材料在太阳能电池及电子器件等领域的应用研究进展;最后就透明木材制备存在的问题进行了讨论,并展望了透明木材功能材料的发展前景。     

纸浆模塑品缓冲性能影响因素的仿真研究

目的 研究形状、结构参数对纸浆模塑品承载和缓冲性能的影响,为纸浆模塑品缓冲结构设计提供更多参考。方法 通过拉伸试验得到材料物理性能参数。对不同形状单元进行静态压缩试验和有限元模拟,对比验证仿真的可靠性。利用Ansys Workbench/LS-DYNA对3种不同形状单元以及3个结构因素的四棱台进行动态冲击模拟,评价其承载性能,并从能量吸收方面评价缓冲性能。结果 不同形状单元中,圆台的承载和缓冲性能最佳;随着斜度增大,极限载荷和吸能性能整体呈下降趋势,1°时四棱台单元极限载荷最大,4°次之,1°~4°时吸能性能较好且变化相对稳定;随着长宽比增大,极限载荷和能量吸收整体均呈现下降趋势;极限载荷随着高度增加而减少,高度在10~25 mm时能量吸收不断减少,在25~40 mm时不断增加,在30~40 mm时单位体积吸能较稳定。结论 在设计缓冲结构时,尽可能选择圆台状单元,斜度在1°时最佳,4°次之,长宽比在1~1.5最佳,高度在30~40 mm较好。     

三角形蜂窝异面动态压缩仿真研究

目的研究三角形蜂窝材料结构参数和压缩速度对其异面压缩性能的影响。方法借助Ansys/LS-DYNA建立基于特征单元的三角形蜂窝异面动态压缩有限元分析模型,而后对三角形蜂窝在不同单元结构参数和压缩速度下进行异面压缩参数化仿真计算。结果对于三角形蜂窝,当所有结构参数保持不变时,异面动态峰应力与压缩速度呈二次曲线关系。在给定压缩速度下,扩展角固定的三角形蜂窝的异面动态峰应力与壁厚度边长比呈幂函数关系;壁厚边长比固定的三角形蜂窝的异面动态峰应力与拓展角呈二次曲线关系。结论当相对密度一致时,正三角形蜂窝比正六边形蜂窝异面比吸能值更大;异面动态峰应力与压缩速度、单元结构参数之间的相互关系,可用一定关系曲线进行拟合。     

丙三醇-水二元溶剂法抗氧化纳米铜的制备

目的基于纳米铜在空气中易被氧化的缺点,制备单分散纳米铜颗粒,并研究改性对其抗氧化性能的影响。方法通过丙三醇-水二元溶剂热法用抗坏血酸还原Cu~(2+)制备纳米铜颗粒。研究丙三醇/水体积比、抗坏血酸用量、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)浓度对纳米铜粒径及分散性的影响,并采用柠檬酸和油酸对其进行表面改性处理。结果研究发现,当丙三醇和水的体积比为3∶2,抗坏血酸浓度为0.004mol/L,PVP浓度为0.006 mol/L时,能够得到粒径均一((80±10) nm)且分散性良好的纳米铜。真空环境下保存的纳米铜只有纯铜晶相,但在空气中保存30d后部分被氧化为氧化铜或氧化亚铜。采用柠檬酸改性纳米铜在室温到243℃范围内能保持良好的热稳定性。结论采用丙三醇-水二元溶剂热法制备出了粒径均一、分散性良好的纳米铜。柠檬酸与油酸改性能够显著提高纳米铜的抗氧化与热稳定性能,其改性后在空气中保存30 d仍不被氧化。     

钢钉数量对托盘弯曲力学性能的影响

目的确定能够满足托盘安全使用需求时的钢钉数量。方法通过Iron CAD三维建模软件建立不同钢钉数量的托盘模型。利用AnsysWorkbench软件对1—5颗钢钉数量的托盘进行有限元仿真分析,再通过托盘抗弯强度试验,得到其实际变形量,并对有限元结果与试验结果进行对比分析。结果在3.5 kN载荷下,托盘的最大弯曲变形在不断减小。有限元结果表明,托盘最大变形量1颗钉为48.624 mm,2颗钉为46.139 mm,3颗钉为38.740 mm,4颗钉为25.280 mm,5颗钉为22.899 mm。试验结果表明,托盘最大变形量1颗钉为46.654 mm,2颗钉为43.572 mm,3颗钉为36.344 mm,4颗钉为30.697 mm,5颗钉为27.273 mm。试验结果与有限元结果趋势相同,验证了仿真的可靠性。结论随着钢钉数量的不断增多,胶合板托盘的抗弯能力在不断增强,当钢钉数量达到4颗后,即可满足托盘的安全使用需求。     

轻质碳酸钙加填量对PCCP/LCP-1复合材料气体吸附性能的影响

利用原位生长法制备了轻质碳酸钙(PCC)加填的植物纤维纸基(PCCP)/金属有机骨架化合物(MOFs,即Zn2(BTC)4,标记为LCP-1)复合材料(PCCP/LCP-1),探讨了PCC加填量对复合材料气体吸附性能的影响;采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析仪(TGA)和氮气吸附法(BET)研究了LCP-1与植物纤维的键合方式以及复合材料的表面形貌、比表面积、热稳定性和吸附行为。结果表明,LCP-1与植物纤维之间以酯键结合,PCC加填量的增加可使纸张纤维网络体系暴露出更多的游离羟基,有利于提高LCP-1在PCCP表面的沉积率。此外,PCC的位阻效应降低了LCP-1在PCCP表面的生长空间,导致LCP-1尺寸变小。BET实验表明,与未添加PCC的复合材料相比,添加PCC可显著提高复合材料的吸附性能,且随着PCC加填量的增加,复合材料的氮气吸附量也逐渐提高。     

CuFe2O4/纳米纤维素磁性复合材料的制备及催化性能

采用简单易行的一锅溶剂热法原位合成CuFe₂O₄/纳米纤维素（CuFe₂O₄/CNC）磁性复合材料,并研究CuFe₂O₄/CMC磁性复合材料催化剂在NaBH₄作用下催化还原4-硝基酚（4-NP）性能。结果表明:所制备的CuFe₂O₄/CNC磁性复合材料为单一尖晶石结构,具有超顺磁性,纳米颗粒尺寸约为10 nm,其饱和磁化强度为33.15 emu·g-1。与CuFe₂O₄纳米颗粒相比,CuFe₂O₄/CNC磁性复合材料的比表面积提高到89.9 m2·g-1（CuFe₂O₄纳米颗粒的比表面积为53.9 m2·g-1）。CNC有助于改善CuFe₂O₄的单分散性,且对4-NP的吸附作用能加快反应的传质速率。将CuFe₂O₄/CNC磁性复合材料用于催化还原4-NP,反应符合一级动力学特征;当CNC的添加量为0.2 g时,可以将4-NP（100 μL,0.005 mol·L-1）溶液在25 s催化还原完全,表现出优异的反应活性。催化剂循环使用5次后,对4-NP的转化率仍能保持90%以上。      

基于回归算法的印刷品最佳实地密度研究

目的从相对反差最大时密度最佳的角度出发,结合网点扩大,构建基于回归算法的数学模型,确定最佳的实地密度,从而提高印刷品的质量。方法获取过版样张,根据测量的实地密度、相对反差和网点扩大值作出三维坐标图,并基于回归算法建立相对反差K、网点扩大与实地密度函数关系的数学模型;利用该模型找到相对反差最大时,网点扩大和实地密度的参数匹配算法;网点扩大在国标范围(15%~20%)内,最终以方差最小原则确定最佳的实地密度。结果基于回归算法找到了当相对反差最大时实地密度和网点扩大的参数匹配符合函数y=ax+b,确定了C,M,Y,BK油墨的最佳实地密度分别为1.551,1.612,0.975,1.828。结论基于回归算法确定最佳实地密度的方法能够保证相对反差良好,网点扩大适宜,提高了印刷品的清晰度和鲜艳程度,对印刷的质量控制具有一定的指导意义。     

原纤化过程对纸基空气滤材结构和性能的影响

以木浆为原料,分别采用不同磨浆转数对木浆纤维进行原纤化处理,使其表面分丝帚化,再利用冷冻干燥技术保持纤维表面分丝状态而避免角质化,从而制备出可生物降解的纸基空气过滤材料。研究了不同程度原纤化处理对纸基空气滤材结构和性能的影响,探讨了原纤化处理对滤材Z向形貌的影响机理。结果表明,浆料浓度为1.5%、冷冻温度为-56℃、磨浆转数为50000 r时,纸基空气滤材具有较佳的过滤性能。