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题名基于弯曲挺度法的缠绕用薄竹篾柔性表征
被引量：8
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作者
魏鑫
陈复明
王戈
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机构
国际竹藤中心
国家林业和草原局/北京市共建竹藤科学与技术重点实验室
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出处
《林业工程学报》
CSCD
北大核心
2020年第2期48-53,共6页
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基金
国家自然科学基金(31770598)
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文摘
利用竹材的高柔性制造的竹缠绕复合材料是竹材创新利用的革命性产品。深入研究竹材柔性表征方法、评价指标和内在机理可为定向仿生制备高性能竹缠绕复合材料和优化竹缠绕管道工艺提供理论指导。探索弯曲挺度法表征缠绕用薄竹篾柔性的适用性,比较竹材维管束梯度结构和木材木射线组织微观结构差异对竹、木材柔性的影响机制。结果表明:弯曲挺度法适用于缠绕用薄竹篾的柔性表征,该法可快速、准确地获得不同竹篾薄层的柔度。适宜的测试条件为:跨厚比不小于100,加载角速率为600~1800(°)/min。竹材柔性具有梯度性:从竹黄到竹青,随着纤维比量增加,竹篾(50 mm×5 mm×1 mm)柔度从2.92×10-3 mN-1·m-1降低至1.07×10-3 mN-1·m-1,竹材柔性降低。利用混合定律获得竹材维管束和薄壁细胞的弯曲模量和柔度(厚1 mm)理论值分别为0.365 GPa、28.82 GPa和3.284×10-2 mN-1·m-1、0.42×10-3 mN-1·m-1。在相同含水率、尺寸和密度下,竹、木材比柔度排序为竹黄侧>竹青侧>木材,木材柔性低是横向木射线组织限制其柔性变形所引起的。
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关键词
弯曲挺度法
竹材柔性
维管束梯度结构
竹缠绕复合材料
木射线组织
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Keywords
bending stiffenss method
bamboo flexibility
vascular bundle gradient structure
bamboo-based winding composite
wood ray tissue
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分类号
S781.9
[农业科学—木材科学与技术]
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题名竹材多尺度下强韧性及水热影响研究进展
被引量：4
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作者
陈复明
何钰源
魏鑫
韩善宇
季加贵
王戈
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机构
国际竹藤中心
浙江三箭工贸有限公司
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出处
《林业工程学报》
CSCD
北大核心
2023年第4期10-18,共9页
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基金
国家自然科学基金(32001383)。
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文摘
高强韧性是竹材最重要的材性特征和加工利用优势之一,这种强韧性与竹材独特的多尺度结构有着密切关系。作为天然生物质复合材料,水分与温度的变化对其强韧性有着直接影响:含水率增加,有利于提升竹材抵抗塑性变形的能力;温度升高,则使其材性变脆;在水-热协同效应下,具有维管束梯度结构的竹材通过微纳结构和化学组分的变化影响强韧性。笔者着重从材料学角度分析了竹材的增韧机制,介绍了竹材的多尺度结构,综述了竹材如何在不同尺度下通过梯度结构、细胞协同变形、多细胞壁层结构和分子链滑移体现增韧机制。水分主要增大竹材细胞变形和分子链滑移空间,从而使竹材在相同外力作用下能发生更大的位移,增加韧性。分析了湿热处理时,竹材纤维素、木质素和半纤维素的位置、构象及其比例可能在较低温度下发生变化,进而调控其强韧性能的变化。在此基础上,按照传统竹制品和现代竹材加工工艺,列举了竹材强韧性的典型应用案例和强韧性新材料发展方向。最后,提出了竹材在湿热作用下强韧性机理可进一步研究的方向。
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关键词
竹材
强韧性
水热协同效应
多尺度结构
维管束梯度结构
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Keywords
bamboo
strength and toughness
synergy of water and heat
hierarchical structure
vascular gradient structure
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分类号
S781
[农业科学—木材科学与技术]
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