林业工程学报 /oa 人造板用大豆蛋白胶黏剂研究进展 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202002001 目前人造板用胶黏剂仍以醛类树脂胶黏剂为主导,存在人居环境甲醛污染和依赖化石资源等问题。随着人们环保意识提高、不可再生资源日益减少以及人造板环保等级要求的不断提升,以生物质资源为原料、水为分散介质的大豆蛋白胶黏剂,作为一种环保、可再生木材胶黏剂显示出巨大的发展潜力,但其耐水胶接性能差等问题仍制约其工业化应用,为木材工业研究热点之一。笔者综述了近年来国内外研究者在提高人造板用大豆蛋白胶黏剂耐水胶接性能方面的研究进展,重点介绍了提高大豆蛋白胶黏剂耐水胶接性能的改性方法,并分析了其改性机制与存在问题,包括蛋白质变性、接枝改性、酶改性、交联改性、大豆多糖改性、仿生改性、纳米材料改性、复合改性等,同时对提高大豆蛋白胶黏剂固体含量、降低黏度、改善抗霉变性能等方面研究进行了综述。探讨了大豆蛋白胶黏剂改性研究方向,并对其科学意义以及应用发展趋势进行了展望,以期为生物质木材胶黏剂的深入研究和在木材工业中的进一步推广应用提供理论与经验指导。 2020年03月11 00:00 2020年02期 1 11 1405063 高强,刘峥,李建章 木竹材料细观渗流研究进展 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202002002 木竹材内部的流体渗透属于细观渗流范畴,解析木竹材料细观渗流规律对木竹材高效加工利用具有重要指导意义。目前对于木竹材流体渗透性方面的研究较多,但多集中在渗透性能的表征方面。从多孔构造解析角度,揭示木竹材细观渗流性能变化机理的研究相对较少。笔者从多孔材料结构表征分析角度出发,总结了木竹材料微观构造对应的多孔结构特征、孔径分布情况; 系统归纳了木竹材料多孔结构特征主要表征方法(直观分析法、间接测试法及分形维数法)的原理及适用范围,在此基础上解析流体在木竹材中的渗透路径和渗透规律,总结木竹材多孔特征与细观渗流之间的关系; 综述了可有效改善木竹材细观渗流特性的三类主要方法,即生物、物理及化学处理法,分析了当前木竹材细观渗流研究领域存在的主要问题; 并展望了木竹材料细观渗流研究发展方向,以期为木竹材的性能分析及高值化加工利用提供基础理论依据。 2020年03月11 00:00 2020年02期 12 19 2095343 何盛<sup>1</sup>,陈玉和<sup>1</sup>,吴再兴<sup>1</sup>,胡玉安<sup>2*</sup> γ-戊内酯的制备及其在纤维素生物质转化方面的应用 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202002003 γ-戊内酯是以木质纤维素生物质为原料制备的一种潜力巨大的平台化合物,它既可转化为高密度燃料、相关高分子材料以及其他高价值化学品,也可作为绿色溶剂促进木质生物质向其他高值方向转化。在化石能源日益紧俏、环境问题日益严重的今天,对γ-戊内酯进行深入研究显得尤为重要。但在实际生产中,仍存在产量低、除杂难等经济环保类问题需要解决。基于γ-戊内酯研究的最新进展,从γ-戊内酯的制备与应用两方面进行了论述,综述了生物质催化生产γ-戊内酯的研究进展,说明不同底物生产γ-戊内酯的理论基础与优缺点,并以贵金属和非贵金属催化剂为界,分类讨论了多种用于合成γ-戊内酯的催化剂。最后,结合γ-戊内酯在纤维素生物质转化应用方面的进展情况,探索了γ-戊内酯与其他相关有机物之间的制备关系,为γ-戊内酯的进一步开发利用提供了思路。 2020年03月11 00:00 2020年02期 20 28 1411401 徐蕊<sup>1</sup>,司传领<sup>1,2*</sup>,孔凡功<sup>2</sup>,李晓云<sup>1,2,3</sup> 饱和蒸汽热处理对竹束化学成分和结晶度的影响 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202002004 为揭示竹材饱和蒸汽热处理的微观机理,并为竹材材性调控及热处理工艺参数的优化提供理论依据,采用傅里叶变换红外光谱法(FT-IR)和X射线衍射法(XRD)研究饱和蒸汽热处理毛竹竹束过程中,竹束初始含水率和热处理时间对其化学成分和相对结晶度的影响规律。结果表明:绝干竹束与初始含水率为20%的竹束相比,其相对结晶度迅速由0.62降低到0.50; 进一步提高竹束初始含水率,热处理产物相对结晶度变化不大,维持在0.48左右。同时,热处理使竹束结晶区晶层距离变大,粒径增加。这主要是由于饱和蒸汽热处理会使竹束中产生宏观残余应力,导致晶格畸变,进而使晶格各向异性收缩。此外,随着热处理时间的延长,竹束中木质素含量逐渐提高,而半纤维素含量逐渐降低,处理50 min后半纤维素含量降低幅度分别为71.8%,68.6%,84.4%,52.2% 和87.1%。纤维素含量呈现先降低后提高再降低的趋势,热处理30~40 min后,竹束中的纤维素含量达到最大值。分析认为,这主要是由于半纤维素热降解会产生大量乙酸,催化纤维素在非结晶区的降解,但随着热处理时间的延长,竹束中半纤维素降解越来越剧烈,导致纤维素相对含量增加。 2020年03月11 00:00 2020年02期 29 35 1677309 娄志超<sup>1</sup>,袁成龙<sup>1</sup>,李延军<sup>1,2*</sup>,沈道海<sup>2</sup>,杨淋添<sup>1</sup>,刘杰<sup>1</sup>,张爱文<sup>3</sup> 木结构构件钻削功率的影响因素 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202002005 影响木构件钻削功率的因素较多,各因素对其影响程度有待比较。针对上述问题,基于刀具设计理论推导单位体积切削功公式,结合实际生产的需要,试验采用3种密度的木质材料、3种主轴转速、3种进给速度、3种刀具直径和2种结构的刀具,基于高精度功率分析仪测得不同组合下钻削加工的实时功率曲线,并将实时功率曲线与单位体积切削功结合后得到各影响因素对钻削功率的影响规律。结果表明,单位体积切削功与各影响因素之间关系趋势明显,可用于切削参数的选择。采用正交试验法,用单位体积切削功与实时功率曲线的最大值去评定各个影响因素的重要程度。分析结果表明,用切削时的最大功率值评定各个影响因素的重要程度依次为主轴转速&gt;刀具直径&gt;材料种类&gt;刀具结构&gt;进给速度,贡献率分别为37.92%,30.01%,20.03%,1.70%,0.13%; 而用单位体积切削功评定时,依次为材料种类&gt;主轴转速&gt;刀具直径&gt;进给速度&gt;刀具结构,贡献率分别为54.16%,13.75%,12.15%,5.09%,4.57%。最后,讨论了钻削质量与功率的关系,基本试验现象是单位体积切削功越大,试样的灼烧缺陷越严重。在相同加工参数下,密度越大的材料灼烧缺陷越严重; 刀具种类对功率的影响程度较小,但试样的切削质量受刀具结构影响较大。 2020年03月11 00:00 2020年02期 36 41 1855106 吴雨生,张伟<sup>*</sup>,杨增帅,王勇 饰面板用三聚氰胺甲醛树脂的改性 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202002006 利用邻苯二甲酸二烯丙酯(diallyl phthalate,DAP)取代二乙二醇进行三聚氰胺甲醛树脂(melamine formaldehyde resin,MF)的改性,并用改性前后的MF树脂进行浸渍胶膜纸和饰面刨花板的制备。通过树脂基本性能测试、傅里叶红外光谱(FT-IR)和差式扫描量热(DSC)分析及饰面板材表面性能表征,得出以下研究结论:1)DAP的加入并未对MF树脂的外观性能、固体含量和化学结构产生明显影响,但增加了MF树脂的黏度,并提高了其固化温度; 2)DAP的加入明显提高了MF树脂浸渍胶膜纸的抗拉强度,当DAP取代二乙二醇达到100%时,胶膜纸抗拉强度从3.00 MPa提高至5.33 MPa,提高幅度明显,但胶膜纸韧性有所下降,当DAP添加量为20%质量分数时,胶膜纸的韧性和抗拉强度均有所增加,抗拉强度提高幅度为133%; 3)在未添加任何耐磨剂的前提下,DAP的加入明显改善了饰面板的耐磨性能,当DAP添加量为40%和60%时,磨耗值最低,从79.7 mg/(100 r)分别下降至61.4和62.3 mg/(100 r),且饰面板在测试350 r后表面无露底现象。DAP的加入对饰面板的耐冷热循环、耐水蒸气、耐剥离、耐污染和耐腐蚀等性能未产生影响。 2020年03月11 00:00 2020年02期 42 47 1612754 王文丽,彭晋达<sup>△</sup>,赵子元,周晓剑<sup>*</sup>,张俊,杜官本 基于弯曲挺度法的缠绕用薄竹篾柔性表征 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202002007 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600~1 800(°)/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&#215;5 mm&#215;1 mm)柔度从2.92&#215;10<sup>-3</sup> mN<sup>-1</sup>·m<sup>-1</sup>降低至1.07&#215;10<sup>-3</sup> mN<sup>-1</sup>·m<sup>-1</sup>,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&#215;10<sup>-2</sup> mN<sup>-1</sup>·m<sup>-1</sup>、0.42&#215;10<sup>-3</sup> mN<sup>-1</sup>·m<sup>-1</sup>。在相同含水率、尺寸和密度下,竹、木材比柔度排序为竹黄侧&gt;竹青侧&gt;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。 2020年03月11 00:00 2020年02期 48 53 1819951 魏鑫<sup>1,2</sup>,陈复明<sup>1</sup>,王戈<sup>1*</sup> 胶合板用镁质胶黏剂的制备与性能表征 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202002008 为解决醛系合成树脂胶黏剂甲醛释放、热稳定性差和阻燃效果较差的难题,探讨了一种功能叠加型无机镁质胶黏剂的制备技术,以期替代醛类合成树脂胶黏剂在木材工业上的使用。本研究中镁质胶黏剂的优化配方为n(MgO)/n(MgCl<sub>2</sub>)=6,n(H<sub>2</sub>O)/n(MgCl<sub>2</sub>)=16,胶合板制备工艺为施胶量700 g/m<sup>2</sup>(双面),冷压时间28 h,养护时间15 d。试验结果显示,养护天数对镁质胶黏剂制备胶合板胶合强度的影响最显著。当养护天数为3~19 d时,胶合板的干、湿胶合强度均呈现先增大后下降的趋势,13 d时干、湿胶合强度均达到峰值,干、湿胶合强度分别为1.40和1.08 MPa。通过对胶合板剪切破坏界面进行扫描电镜观察发现,镁质胶黏剂渗透到木材孔隙中形成了胶钉,产生了机械咬合结构。利用热重分析仪和锥形量热仪等对镁质胶黏剂的热稳定性和燃烧性能进行了测试,结果表明,镁质胶黏剂在本研究温度范围(30~800 ℃)内的总质量损失率为48%。在50 kW/m<sup>2</sup>的热辐射功率下,镁质胶黏剂制备胶合板的平均热释放速率(HRR)为35.84 kW/m<sup>2</sup>,总热释放量(THR)为20.97 MJ/m<sup>2</sup>。与普通酚醛树脂胶黏剂相比,镁质胶黏剂具有较好的热稳定性和阻燃性能。 2020年03月11 00:00 2020年02期 54 61 2877597 吴丹妮<sup>1</sup>,孙萍<sup>1</sup>,郑妮华<sup>1</sup>,刘红光<sup>1</sup>,李黎<sup>1</sup>,牛耕芜<sup>2*</sup> 聚乙二醇对表面改性CNF/PLA复合材料性能的影响 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202002009 目前,溶液浇铸法制备纳米纤维素/聚乳酸复合材料,常将纳米纤维素直接加入聚乳酸,导致制备的复合材料各项机械性能普遍降低。为了改善其机械性能,笔者采用聚乙二醇2000作为塑化剂处理纳米纤维素,制备聚乳酸/纳米纤维素/聚乙二醇三相复合材料。通过对复合材料的微观形貌观测,力学性能分析和热稳定性分析来确定聚乙二醇的影响机制。试验结果表明,添加2%~4%聚乙二醇2000的三相复合材料的拉伸强度、撕裂强度与断裂伸长率得到了提高,材料的热稳定性相对纯聚乳酸发生了下降。而随着聚乙二醇含量逐渐增加至8%,材料的拉伸强度、撕裂强度与断裂伸长率都出现了降低,而其热稳定性回升,复合材料的玻璃化转化温度(TG)大约提升了5~6 ℃。同时,研究发现保持一定的聚乙二醇/纳米纤维素添加比例可获得分散均匀、性能优良的复合材料,团聚现象明显减少。综上,经过一定量的聚乙二醇2000表面改性可促进纳米纤维素在聚乳酸中的均匀分散,从而增强复合材料的综合机械性能。 2020年03月11 00:00 2020年02期 62 68 6016649 白舒扬<sup>1</sup>,韩晨阳<sup>1</sup>,倪忠进<sup>1*</sup>,倪益华<sup>1</sup>,吕艳<sup>1</sup>,叶晓平<sup>2</sup> 重组竹短期蠕变性能研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202002010 在重组竹房屋的正常使用过程中,构件会因荷载及温湿度共同作用而产生蠕变。因此,明确蠕变性能是重组竹结构设计体系不可忽视的重要问题之一。在25 ℃和相对湿度60%条件下,通过不同应力水平下重组竹顺纹单轴受拉、受压、三点受弯24 h短期蠕变试验,获得了蠕变应变-时间曲线及蠕变量-时间曲线,并以Burgers模型为基础,对试验结果进行了拟合。结果表明:当温湿度一定时,在较低应力水平下,蠕变只包含瞬态及稳态蠕变2个阶段,初始蠕变应变及蠕变应变总量与应力水平呈线性正相关关系,达到稳态阶段后重组竹几乎不再发生变形及破坏,具有良好的抵抗蠕变变形的能力。在较高应力水平下,重组竹蠕变不稳定性增强,抵抗蠕变性能有所降低,设计时应控制构件尺寸,确保其处于较低工作应力水平下,以利于其发挥自身抗蠕变性较高的优势。对比顺纹受拉、顺纹受压、三点受弯3种受力情况可知:顺纹受拉破坏呈脆性,无明显的破坏征兆; 顺纹受压、三点受弯均具有一定的破坏征兆。Burgers模型对于包含瞬态及稳态蠕变阶段的重组竹短期蠕变性能拟合程度较高,能够较好地反映其短期蠕变性能。 2020年03月11 00:00 2020年02期 69 75 1598697 孙丽惟<sup>1</sup>,卞玉玲<sup>2</sup>,周爱萍<sup>1*</sup>,朱彦<sup>1</sup> 二氧化钛/壳聚糖/丙烯酸复合水凝胶的原位交联及性能 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202002011 壳聚糖基复合材料在水凝胶领域应用广泛,但其制备过程中通常需要有毒性的化学交联剂和经过繁琐的化学修饰等过程。将壳聚糖、丙烯酸和钛酸四丁酯共混,在遇水后,通过钛酸四丁酯的原位水解形成的纳米二氧化钛作为物理交联剂,一步法制备复合水凝胶,过程简单且无需化学交联剂。在此复合水凝胶中,纳米二氧化钛作为交联剂和光催化剂,丙烯酸可以提高壳聚糖的吸水性,同时丙烯酸和壳聚糖表面的羟基和氨基等基团又可以增强二氧化钛的光催化性能。利用X射线衍射、傅里叶红外光谱、扫描电镜和透射电镜等考察其形貌与结构等特征,并通过吸水试验和亚甲基蓝的光降解试验测试了其溶胀及光催化性能。结果表明:该复合水凝胶内部为多孔结构,粒径约为5~12 nm的二氧化钛均匀分散在复合水凝胶中,无团聚现象。该复合水凝胶材料具有优良的吸水性,其饱和吸水率约为1 500%,在模拟自然光下对亚甲基蓝有较好的光催化降解效果。以上结果表明该材料在污水处理领域具有一定的应用前景。 2020年03月11 00:00 2020年02期 76 81 1707164 张辉,江健平,李静,李由,周亮,高慧,刘盛全<sup>*</sup> PFI磨浆对干湿竹浆制备阳离子纳纤化纤维素物化特性的影响 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202002012 研究了PFI磨浆预处理对干、湿竹浆所制备的阳离子纳纤化纤维素(Q-NFC)物化特性和微观结构的影响规律。选用PFI磨浆处理前后的干、湿竹浆为纤维素原料,依次经过2,3-环氧丙基三甲基氯化铵化学预处理和高压均质机械拆解分离,制备了一系列Q-NFC水分散液; 采用电导滴定、紫外-可见光分光光度计(UV-Vis)、旋转流变仪、透射电子显微镜(TEM)及X射线衍射仪(XRD)等手段对系列Q-NFC水分散液进行分析表征。试验结果表明,由湿竹浆所制备的Q-NFC较干竹浆所制备的Q-NFC具有更高的固体收率、表面电荷量、Zeta电位、纳纤化程度及更细的平均微纤直径; 经PFI磨浆预处理后,干、湿竹浆纤维表面均发生大量分丝帚化现象,导致纤维在季铵盐化预处理过程中的反应可及性和反应活性增加,从而进一步提高了干、湿竹浆所制得Q-NFC固体收率、表面电荷量、纳纤化程度及透光度等物化特性,但减少了它们的微纤尺寸和聚合度。由此可以说明,PFI磨浆预处理能消除角质化给干竹浆在季铵盐化预处理中带来的不利影响,但是对Q-NFC的结晶指数无明显影响。 2020年03月11 00:00 2020年02期 82 89 2386186 童聪聪,陈宁,茹静,单鹏嘉,刘宏治<sup>*</sup>,杜春贵 沙柳多元醇液化产物流变性能的研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202002013 沙柳木粉在液化剂和催化剂的作用下制成的液化产物可生产制作聚氨酯、环氧树脂、胶黏剂等。研究沙柳液化产物的流变性能,可探索宏观流变性质与液体微观内部反应机理之间的关系,优化设备结构和加工工艺条件,对其高效利用有着重大意义。本试验将沙柳木粉在浓硫酸催化条件下进行多元醇液化,通过改变液化处理条件(反应时间、反应温度和催化剂用量)制备具有不同流变性能的沙柳液化产物。利用旋转型流变仪对所制备的沙柳液化产物进行流变性能测试和分析。沙柳木粉液化条件的单因素试验和正交试验分析结果表明:影响沙柳液化产物黏度的主要因素是反应时间,其次是反应温度和催化剂用量,最佳工艺条件为反应时间70 min、反应温度170 ℃、催化剂用量5%。在最佳工艺条件下,剪切速率为78.87 s<sup>-1</sup>时,黏度为0.26 Pa·s。红外光谱(FT-IR)分析得出,液化物中纤维素被大量降解,半纤维素和木质素部分降解,羟基增加,生成更多的反应活性官能团,此条件下液化反应更加充分,流体黏度较大。流变性能测试结果显示:稳态扫描测试时,黏度随剪切速率的增加逐渐减小,表现出剪切变稀的现象; 剪切应力随着剪切速率的增加逐渐升高,表现出假塑性流体的性质。通过动态频率扫描曲线变化规律分析,储能模量和损耗模量随着角频率的升高而逐渐增加,复数黏度却随之减小。 2020年03月11 00:00 2020年02期 90 96 1477470 崔晓晓<sup>1</sup>,何林韩<sup>2</sup>,安珍<sup>1</sup>,张明辉<sup>1</sup>,韩望<sup>1*</sup> 生物质导热系数测量系统设计 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202002014 随着不可再生能源的日渐枯竭,生物质能源的研究工作受到越来越多的关注。想要充分了解和利用生物质能源,生物质材料的热物性分析必不可少。其中,导热系数表征就是研究的重点内容之一,设计出可靠便捷的测量系统至关重要。笔者以LabVIEW平台为基础,依靠其强大的测控功能,结合3ω法测量原理及具体的实验步骤,设计出一种固液相样品都适用的导热系数测量系统。实验中测量端的铂丝将产生电信号,经前置放大电路被锁相放大器SR830采集,然后通过GPIB接口卡与PC机通讯。其中,上位机LabVIEW的程控交互界面包括了前期准备、信息记录、数据采集和曲线显示4个部分,为研究人员提供了直观、便捷、高效的实验进程帮助。还从测量对象的性质和实验台搭建过程两个方面,分析了可能存在的误差来源。为了验证该导热系数测量系统的可靠性,对常见的生物质液体,包括存在固液相变化的样品,进行了测量实验。测量值与文献参考值比较显示,系统误差小于5%,说明该测量系统具有较高的可靠性和稳定性。 2020年03月11 00:00 2020年02期 97 102 2986586 朱留通,顾云风,伍根生 杨木预水解过程中化学组分的降解行为及P因子调控作用 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202002015 预水解具有环境友好性,符合生物炼制的理念。前期关于预水解的研究多集中于半纤维素的降解、分离和利用,而有关预水解过程中木质素降解的系统研究鲜有报道。以杨木为原料,在130~210 ℃条件下保温30~120 min进行预水解,结合P因子研究得率、葡聚糖、木聚糖、酸不溶木质素和酸溶木质素的降解率,揭示P因子对木质素降解行为的调控作用,探讨各化学组分在预水解过程中的相互作用。研究表明,预水解过程中木质素发生了一定程度的碎片化。随温度升高和时间延长,酸不溶木质素降解率均逐渐升高; 当温度为190和210 ℃时,随时间延长,酸溶木质素降解率先升高后降低。试验证明,P因子对杨木木质素的降解具有调控作用。随着P因子增加,酸不溶木质素降解率呈指数上升,且分为快速降解(P因子&lt;1 500)和缓慢降解(P因子&gt;1 500)两个阶段; 酸溶木质素降解率先上升后下降,在P因子为1 926时达到最大值45.9%。此外,预水解过程中碳水化合物和木质素的降解具有相互作用关系。碳水化合物的降解为木质素的溶出打开了物理通道,同时木质素的重新吸附阻碍了其进一步降解。 2020年03月11 00:00 2020年02期 103 108 1527867 任利彤<sup>1</sup>,黎博文<sup>1</sup>,赵思<sup>1</sup>,冯年捷<sup>1*</sup>,吴茜<sup>2</sup> 高温油热处理对竹材淀粉含量及防霉性能的影响 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202002016 为了探索高温油热处理改性工艺对5年生新鲜毛竹材淀粉含量及防霉性能的影响,研究采用甲基硅油为加热介质,在不同热处理时间(2,4和6 h)和不同热处理温度(140,160,180和200 ℃)条件下对毛竹进行高温油热处理。利用分光光度计法测量竹材中的淀粉含量,采用扫描电子显微镜(SEM)观察热处理前后竹材微观结构变化,同时对比了不同油热处理工艺下竹材的防霉效果。试验结果表明:未处理竹材的淀粉含量为3.16%,经过油热处理的竹材淀粉含量均少于未处理竹材,且淀粉含量随着油热处理温度和时间的增加而逐渐降低。在200 ℃、6 h油热处理条件下,处理后竹材的淀粉含量为0.09%,相比于未处理竹材下降97.23%,高温油热处理能够有效降低竹材中淀粉含量; 通过SEM观察发现高温油热处理后竹材薄壁细胞组织发生变形破裂,竹材的渗透性提高,细胞腔中淀粉颗粒显著减少,且竹材纹孔及表面有油介质附着提高防霉性能; 在竹材防霉试验中,经过油热处理竹材的防霉能力与未处理材相比均有提高。当热处理温度大于160 ℃时,防霉效果显著,且竹材淀粉含量越低,对霉菌的防霉效果越好。 2020年03月11 00:00 2020年02期 109 115 1988539 曹钰<sup>1</sup>,王新洲<sup>2</sup>,李延军<sup>1,2*</sup>,沈道海<sup>3</sup>,戴月萍<sup>3</sup>,张水珍<sup>4</sup>,章卫钢<sup>1</sup> 柚木石油醚抽提物成分及其对心边材颜色的影响 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202002017 为探究国产柚木抽提物对心材和边材颜色差异的影响,采用3种沸程的石油醚溶液分别对国产柚木的心材与边材进行抽提处理,利用气相色谱-质谱法分析抽提液的成分和含量,并以差异较大的抽提物溶液处理柚木边材,通过色度学参数表征柚木边材的变色情况,从而验证影响柚木心材和边材颜色的主要抽提物成分。结果表明:在3种沸程的石油醚抽提液中,柚木心材抽提物在成分种类数量和含量上均显著高于边材; 不同沸程的石油醚对柚木心、边材中抽提物成分有一定的影响,其中30~60 ℃(低沸程)和60~90 ℃(中沸程)石油醚抽提物成分和含量的差异较小,而90~120 ℃(高沸程)石油醚抽提物的含量较高,约为中、低沸程抽提物含量的2倍; 柚木心材抽提液中酚类、醌类、烯烃类物质的含量较多,但这些物质在边材中含量极低; 4-叔丁基-2-苯基苯酚、2-甲基蒽醌(柚木醌)、全反式三十碳六烯(角鲨烯)是柚木心、边材抽提物含量差异最明显的物质。经角鲨烯溶液处理后的柚木边材表面颜色变黄,更接近心材颜色,因此,角鲨烯是导致柚木心边材颜色差异的重要抽提物成分。 2020年03月11 00:00 2020年02期 116 121 1666511 邱竑韫<sup>1,2</sup>,龙玲<sup>1,2*</sup>,刘如<sup>2</sup>,徐建峰<sup>1,2</sup> 源自嗜热菌的α-L-鼠李糖苷酶交联聚集体的制备及应用 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202002018 研究了一种制备嗜热菌Thermotoga petrophila DSM 13995来源的α-L-鼠李糖苷酶交联聚集体的方法。试验结果表明:在酶蛋白与Pluronic F127质量比为1:8、沉淀剂硫酸铵质量浓度为75 mg/mL、戊二醛浓度为40 mmol/L时固定α-L-鼠李糖苷酶,酶活回收率可达49.45%。以硫酸铵-戊二醛(CLEA)的常规顺序制备固定化酶(PAG-R)时,酶活回收率仅为30.87%,而在Pluronic F127-硫酸铵-戊二醛(PL-AS-GL)顺序下制备PAG-R,酶活回收率达到60.90%,固定化剩余酶活力为34 U/mL。此外,研究了固定化酶PAG-R的酶学性质,结果表明PAG-R的最适温度为90 ℃,最适pH为5.0,与游离酶TpeRha的酶学性质相近,但在不同温度和pH条件下PAG-R的比酶活更高。PAG-R在90 ℃保温3 h后剩余酶活力为77.11%,而游离酶TpeRha则完全丧失活力,说明固定化酶的温度稳定性得到了较大的提升。以芦丁为底物,比较了PAG-R与TpeRha催化芦丁生成异槲皮素的产率差异。在温度80 ℃、pH 6.5、加酶量4 U/mL、反应时间90 min时,PAG-R能完全转化3 g/L底物,摩尔转化率为100%,产物的生成量是游离酶的2.31倍。连续反应10次后,芦丁相对转化率仍能保持在60%以上,由此可知固定化后的鼠李糖苷酶其催化效率得到了提高,且重复使用性能良好,更有利于工业化应用。 2020年03月11 00:00 2020年02期 122 129 1630346 许锦<sup>1,2</sup>,徐佳慧<sup>1</sup>,张小濛<sup>1</sup>,卢昌宁<sup>1</sup>,赵林果<sup>1,2*</sup> 一种自适应多功能水果采摘装置 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202002019 为实现水果采摘的自适应性及通用性,基于欠驱动原理设计了一种能够根据水果的形状自动调整手指之间的相对位置,并能实现无损采摘的自适应多功能水果采摘装置。该水果采摘装置有3个手指,依靠3个驱动元件实现对整个装置的11个自由度的控制。通过电机驱动蜗轮蜗杆机构及直齿轮机构实现了手指间角度的调整,可完成对各类不同形状水果的采摘。利用气压传动实现了手指的张开与闭合,采用伺服电机带动气缸旋转从而带动手爪旋转,实现水果与果梗分离,同时,对水果采摘装置的结构、尺寸进行了设计。通过对各种不同形状水果的仿真验证得出,手指间呈120°分布时可实现对横径80~100 mm的类球形水果(如苹果等水果)的自适应包络抓取,同时,手指与水果间接触力可以控制在3~15 N; 手指间呈平行分布时可实现对横径65~85 mm的类圆柱形水果(如香瓜等水果)的自适应包络抓取,同时,手指与水果间接触力可以控制在3~15 N。2种情况下都既能稳定抓取水果,又能保护水果不受损伤。本研究设计的装置结构较简单,动作易于自锁,可自适应水果形状及大小,采摘可靠方便。 2020年03月11 00:00 2020年02期 130 136 1984068 成亮,王立杰<sup>*</sup>,张国庆 桉树人工林中433 MHz信道LoRa信号的传播特性 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202002020 LoRa技术是最新出现的一种无线通信技术,具有低功耗、距离远、工作在非授权波段等特点,与ZigBee等现在常用的无线通信技术相比,其在人工林无线传感器网中更具潜力。然而由于LoRa的传输受环境影响较大,目前在人工林中传播特性的研究还处于空白。本研究基于Shadowing信号衰减模型,在广西东门林场中测试了433 MHz信道LoRa信号在两种天线高度下(1.5,2.0 m)和3种不同环境下(开阔环境、3 a林龄桉树人工林,5 a林龄桉树人工林)LoRa信号接收强度(RSSI)随距离变化的情况,每种条件下得到了两组数据。首先利用其中一组数据对模型进行拟合,拟合结果表明,LoRa信号传输遵从Shadowing模型,拟合度在0.886~0.982。然后利用另一组数据对模型的精度进行验证,验证结果表明,模型精度较高,模型的精度介于0.780~0.961。最后分析了桉树人工林中影响LoRa信号传输的主要因素。本研究的方法和获得的信号衰减系数可以为桉树人工林无线传感器网络监测中LoRa节点的组网和部署提供依据和参考。 2020年03月11 00:00 2020年02期 137 143 2834214 谭星<sup>1</sup>,于新文<sup>1*</sup>,张旭<sup>1</sup>,李凡<sup>1</sup>,刘燕<sup>1</sup>,欧阳萱<sup>1</sup>,文永志<sup>2</sup> 玻璃纤维布对竹篾层积材强度和韧性的影响 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202002021 通过分析现有竹篾层积材存在的密度高、力学各向异性等特点,进行针对性的复合材料结构设计以改善竹篾层积材料的冲击、弯曲等力学性能,以期在滑板等运动领域进行推广应用。本研究以7.0 g/cm<sup>3</sup>设计密度为目标,玻璃纤维布作为增强增韧材料,环氧树脂作为胶黏剂,分别制备3种面密度(35,100和160 g/m<sup>2</sup>)玻纤布增强的竹篾层积复合板材(简称G-LBSL),并对其弯曲强度和冲击刚度及界面剪切强度等性能开展研究。结果表明:玻纤布的复合使得传统竹篾层积材(7.5 g/cm<sup>3</sup>以上)在降低密度的基础上,抗冲击性能与弹性模量有明显的改善,并随着玻纤布面密度增加呈现正比例关系,其中弹性模量MOE、静曲强度MOR、冲击刚度分别最高增加26.3%,41.2%,55.0%; 进而在发挥竹篾单元柔韧性优良的基础上,还能够在高强度的体育运动中保持良好的弹性、韧性和稳定性能。 2020年03月11 00:00 2020年02期 144 150 2802615 顾少华,张文福,丁力,程海涛,王戈<sup>*</sup> 南方人工林地阴燃火温度变化特征研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202002022 阴燃火具有隐蔽性强、持续时间长、目测难度大等特点,它不但能烧毁树根和地下微生物从而导致树木死亡,而且在一定条件下会复燃,进而引发更大森林火灾,对森林生态系统的破坏性极大,当前对其温度变化特征尚缺乏深入了解,其科学问题亟待解决。笔者以南京市栖霞区丁山的地表可燃物为研究对象,针对不同燃烧条件(可燃物类型、风速、可燃物含水量),开展野外调查实验、燃烧床火烧实验、模型模拟等,通过室内外实验和数据统计,分析地表可燃物的阴燃温度变化特征和转换为明火的临界温度及其温度变化过程。结果表明:枯立木燃烧的温度最高,阴燃最高值可以达到690 ℃,腐殖质阴燃产生的温度和持续性远高于其他可燃物类型,因此复燃的概率高于枯立木、枯枝落叶、鲜活植物等可燃物阴燃后复燃概率; 森林可燃物阴燃温度上升速度随风速的增大而逐变快; 地表可燃物阴燃下温度上升速度与可燃物含水量成反比,即含水量越大,森林可燃物阴燃温度上升速度越慢,当含水量超过42.3%,可燃物能够复燃的概率极低。 2020年03月11 00:00 2020年02期 151 157 3234429 何诚<sup>1,2</sup>,舒立福<sup>2</sup>,刘超<sup>3</sup>,王越<sup>1</sup>,张元昊<sup>1</sup>,张运生<sup>1</sup> 微生物固化粉土坡面的植物适生性研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202002023 微生物固化粉土坡面能够提高粉土边坡的抗侵蚀能力,微生物固化防护层的物理力学特性以及植物的适生性是影响该技术应用的重要因素。采用巴氏芽孢杆菌以及胶结液对粉土进行表层喷洒固化处理,研究高羊茅和披碱草在微生物固化表层的粉土中的出苗生长情况。试验结果显示,提高胶结液浓度能够获得更高的粉土表层固化层强度。采用高浓度胶结液的固化层水稳定性更好。粉土表层经微生物固化后高羊茅和披碱草的出苗率随着固化层贯入阻力的提高而降低,出苗时间延迟4~5 d。固化层贯入阻力低于280 kPa时,出苗率可达到80%以上。采用菌液和浓度为0.75~1.00 mol/L、喷洒量0.06 mL/cm<sup>2</sup>的胶结液喷洒3遍处理,可以保证粉土坡面既具有一定防护强度,又能够保证高羊茅正常生长。粉土经微生物固化表层后不适于披碱草的生长。研究结果表明,微生物固化粉土坡面对草本植物具有一定的适生性; 植物种类及固化层强度是影响出苗率和出苗速率指数的重要因素。将微生物坡面防护与植物防护相结合的粉土坡面防护技术有良好的发展潜力。 2020年03月11 00:00 2020年02期 158 163 1578832 李中义<sup>1</sup>,邵光辉<sup>1,2*</sup>,马志刚<sup>1</sup> 砂性土中钢管桩水平承载特性模型试验 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202002024 为探究不同桩径的钢管桩水平承载特性及桩土相互作用机理,通过水平荷载作用下钢管桩承载特性的模型试验和PIV(particle image velocimetry)成像技术,研究桩径对钢管桩水平承载特性的影响及桩土界面受力机理。室内试验包括半模型和全模型试验,半模型试验主要分析桩在加载至破坏过程中桩侧位移的变化情况,全模型试验主要分析桩在加载至破坏过程中桩侧位移、弯矩及桩身剪力的变化情况。试验中通过采集桩身各截面应变、桩顶应力、桩顶及土层沉降、桩周土压力等数据实现对桩土相互作用过程的观测,并通过对试验数据的处理和分析,得到水平荷载作用下桩-土相互作用的规律。结果表明,桩径大小对其水平承载力影响较大,尺寸效应的影响在非线性阶段表现十分明显; 钢管桩在水平荷载作用下其最大弯矩点在桩身中部靠上位置,且随着荷载的增加最大弯矩点向下移动,故在设计过程中可重点验算桩身中部附近的抗弯承载力; 桩的刚柔性也是影响桩内力分布及桩侧土体发挥的关键因素; 桩侧土体位移主要集中于5倍桩径以上位置,浅层土体对于抵抗水平荷载发挥关键性作用。 2020年03月11 00:00 2020年02期 164 170 2979990 王小龙<sup>1</sup>,顾圣东<sup>2</sup>,任亚群<sup>1</sup>,龚维明<sup>3</sup> 温敏变色粉对木质家具表面漆膜性能的影响 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202002025 将温敏变色粉应用到木质家具涂料中,分析温敏变色粉的加入对涂饰后家具表面的色差、漆膜附着力和漆膜光泽度的影响,可以进一步发展智能响应材料在木质家具中的应用,得到与传统涂饰方法不同的装饰效果。结果表明:室温条件下,温敏变色粉的加入,使得涂饰木材表面的材色发生变化,色差显著增加。升高温度至温敏变色粉响应温度后,添加3%~10%温敏红和3%温敏蓝的清漆涂饰木材表面材色发生消色现象,色差值降低,表面材色恢复至与未添加温变粉的涂饰木材表面材色相近的状态; 扫描电镜下观察温敏蓝和温敏红两种类型的变色粉微囊外观形态良好,表面较为光滑,多为球形结构,温敏蓝微胶囊的平均粒径为3.94 μm,温敏红微胶囊的平均粒径为3.27 μm。而在清漆中添加温敏变色粉后,漆膜表面变得粗糙,随着温敏变色粉添加比例的上升,漆膜表面出现了颗粒的团聚。而在油性清漆中添加温敏变色粉时,涂饰漆膜表面的粗糙感并没有水性漆漆膜明显。添加3%比例的温敏变色粉对涂饰木材的漆膜附着力和光泽度并未产生显著性影响; 涂饰木材的表面材色表现出良好的变色耐久性。 2020年03月11 00:00 2020年02期 171 178 4836429 朱晓冬,保碧娇,李阳,王巍聪,刘玉<sup>*</sup> 基于OpenPose学习坐姿分析的桌椅人机适应性研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202002026 运用非接触式Kinect运动捕捉系统及OpenPose二维姿势检测开源实时系统,采集小学生坐姿行为中身体关键指标变化数据,通过分析各个关键指标在不同任务及时间段内的具体变化情况,总结人机适应的内在变化规律,以便为后期的桌椅适应性调节方案提供可靠依据。结果表明:颈部弯曲和视距受任务影响显著。书写任务下颈部弯曲均值大、视距小,表现出较强的振幅频率,且随时间延长有增长趋势。阅读任务和书写任务中的颈部弯曲超过20°的时间占比以及近距离用眼情况比较近似,而在平板电脑任务中,颈部弯曲数值则小于其他两项任务中的该数值,视距也相对更大,但躯干弯曲超过20°的时间增加,其振幅频率变得突出,说明躯干是使用平板电脑任务中变化性最大的身体部位。建议学习桌采用恰当方式引导小学生采用45°~60°竖立书本进行阅读,以减少颈部弯曲,加大视距。此外,可以适时调整桌高满足书写到使用平板电脑任务的变换,减缓躯干弯曲和振幅变化。 2020年03月11 00:00 2020年02期 179 185 2417678 郭园<sup>1,2</sup>,郭晨旭<sup>2</sup>,时新<sup>2</sup>,申黎明<sup>1*</sup>