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[期刊] 林业科学
[作者]
陈媛 韩雁明 范东斌 晏婷婷 李改云 王思群
作为一种新型轻质多孔的功能性气凝胶,生物质纤维素基碳气凝胶具有独特的各向同性三维网络层级结构,该结构使生物质纤维素基碳气凝胶兼具气凝胶的高比表面积、高孔隙率、低密度以及碳材料的耐热性、导电性和生物质材料的可降解性、生物相容性,是近年来纳米功能性材料领域的研究热点之一。生物质纤维素基碳气凝胶原材料来源广泛,包括木材、竹材、果蔬等植物及其加工物、海洋生物和细菌等。基于原料形态不同,本研究将生物质纤维素基碳气凝胶的制备方法归结为凝胶炭化法和生物质直接炭化法,并详细介绍2种方法的制备工艺。基于生物质纤维素基碳气凝胶独特的层级孔状结构,本研究概述碳气凝胶的轻质多孔、疏水性、稳定性和导电性以及生物质纤维素基碳气凝的金属掺杂和杂原子掺杂改性,这些优异的材料特性使其在隔热、电化学、吸附等领域有着广泛应用,并有望渗透到药物缓释、抗菌材料、组织工程和电磁屏蔽等更多的前瞻性新兴材料领域。围绕生物质纤维素基碳气凝胶的功能化制备、性能表征和应用,创新性的研究理论和研究方法正在不断涌现,本研究在深入分析研究现状的基础上,展望生物质纤维素基碳气凝胶未来的研究方向和发展前景。生物质纤维素基碳气凝胶作为一种新型绿色材料,以其独特的热学、电学、光学及力学性能,可为生物质的高值化、功能化应用提供更多的研究思路,具有更加广泛的应用前景。
关键词：
纤维素 碳气凝胶 生物质 制备 性能
[期刊] 林业科学
[作者]
张永跃 石江涛 付宗营 卢芸
水凝胶是由亲水性聚合物通过物理或化学交联方式形成的3D网络结构材料，通常具有亲水性、黏弹性、生物相容性等特点，广泛应用于生物工程、柔性电子等领域。传统水凝胶一般采用化石基聚合物为原料，其使用和废弃过程对人体和环境存在潜在威胁；同时水凝胶长时间使用后，在机械外力作用下易产生破坏，从而会对其结构完整性和性能产生影响。具有自我修复能力的水凝胶破损后利用超分子相互作用或可逆共价作用可以恢复到与起始状态几乎相同的机械性能，对延长水凝胶使用寿命具有重要意义。纤维素是一种天然有机聚合物，主要来源于自然界中的树木等天然材料，具有无毒、无害、生物相容性好等优点，符合绿色环保理念，应用前景广阔。纤维素链上丰富的含氧基团可与水分子形成氢键网络，有利于制备具自愈能力的水凝胶。对纤维素进行化学改性得到纤维素衍生物，如羧甲基纤维素、羟乙基纤维素等，可以扩大其在水凝胶领域的应用。本研究综述以纤维素以及纤维素衍生物为原料的一类自愈合水凝胶，总结传统自愈合水凝胶存在的缺点并提出相关改性策略。纤维素因自身晶体结构以及内部超分子相互作用导致其在水中难以溶解，故一般采用分散体系或溶解体系进行纤维素水凝胶的制备，通过调控水凝胶的三维结构，利用可逆共价作用（酰腙键、二硫键交换等）和非共价作用（氢键、疏水作用、主客体相互作用等）赋予其自我修复能力。由于这种可逆交联的存在，传统纤维素自愈合水凝胶一般机械性能较差，同时因现阶段对纤维素自愈合水凝胶的功能开发比较单一，限制其在各领域的应用。本研究介绍构建智能网络结构、仿生自然生物伤口愈合机制、功能化改性的方式，总结新型多功能智能纤维素自愈合水凝胶构筑的方式，结合自愈合水凝胶取得的相关研究成果，提出纤维素自愈合水凝胶现阶段仍需解决的问题，并对自愈合水凝胶的应用前景进行展望。
[期刊] 林业科学
[作者]
吕少一 傅峰 王思群 黄景达 胡拉
作为一种天然可再生资源,纤维素及其衍生材料在国民生产中扮演着重要角色。随着纳米科技的发展,利用化学、物理、酶催化等方法得到一维纳米尺度的纳米纤维素应运而生。由于纳米纤维素具有高强度、高表面积、低热膨胀系数、易交织成网状结构等特点,其作为基体材料在柔性屏幕、透明传感器及储能器件方面发展迅速。按照制备方法(机械法、氧化法、水解法)的不同,可以得到具有不同物理微观形态和化学修饰基团的2类纳米纤维素:纳米纤维素纤丝和纳米纤维素晶体。按照储能机制的不同,导电活性物质主要包括导电高分子(聚吡咯、聚苯胺等)、金属氧化物(二氧化锰、二氧化钛、氧化锌等)和碳材料(碳纳米管、石墨烯等)。由于纳米材料形态特征的差异...
[期刊] 林业科学
[作者]
马晓军 赵广杰
碳材料是重要的结构材料和功能材料,利用生物质原料制备各种碳材料,可以降低碳材料生产成本,实现碳材料的可持续发展。本文较系统地介绍了新型生物质碳材料的制备方法以及应用前景,总结了近年来国内外生物质碳纤维、生物质活性碳纤维、生物质碳分子筛等碳材料的相关研究报道。
关键词：
生物质 碳纤维 活性碳纤维 碳分子筛
[期刊] 林业科学
[作者]
李勍 陈文帅 于海鹏 刘一星
纤维素纳米纤维(cellulose nanofiber,本文缩写为CNF)因其独特的网状结构和性能特点,在增强聚合物制备复合材料方面发展迅速。简述CNF的制备及特征;然后从改善团聚、提高界面相容性的角度,介绍对CNF进行表面衍生化、表面接枝和添加偶联剂等表面化学改性研究及改性后CNF的性能特点;简述利用CNF增强聚乙烯醇、聚乳酸、环氧树脂、酚醛树脂等聚合物的研究进展;最后对CNF增强聚合物复合材料今后的主要研究方向进行展望。
关键词：
纤维素纳米纤维 聚合物 复合材料
[期刊] 福建农林大学学报(自然科学版)
[作者]
牛敏 叶书华 谢拥群 吴振增
将植物纤维基超低密度材料浸入硅溶胶中,采用溶胶—凝胶两步法制备具有良好物理性能的复合材料;采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)以及傅里叶红外光谱仪(FTIR)对复合材料的微观构造进行表征.结果表明:凝胶颗粒不仅覆盖、粘附在发泡材料的纤维表面,同时还填充在材料的内部孔隙中,使材料的密实化程度得到提高,衍射强度降低;同时,在复合材料中发现一些硅凝胶的疏水性基团.表明这种方法可提高材料的防水、防霉以及隔热、隔音等性能.
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
李春花 王富丽 纪以欣 徐啸 师钰博 赵志磊
针对白洋淀抗生素水污染研究现状并依托当前科研项目，设计了采用水热法合成以羧甲基纤维素（CMC）为基底、钴镍铁层状氢氧化物（CoNiFe-LDH）修饰的复合气凝胶（CMC/CoNiFe-LDH）吸附水中环丙沙星的研究型实验。实验使用SEM、XRD、FTIR等对CMC/CoNiFe-LDH的形貌、物相、基团等进行了表征，并分析了pH、反应时间、初始浓度对吸附效果的影响。实验结果表明，最佳实验条件下CMC/CoNiFe-LDH对环丙沙星的吸附量为298.32mg/g。该教学实验涉及分析化学、材料化学、仪器分析等课程知识，有助于激发学生的实验学习兴趣，培养创新思维及实验动手能力，提高运用理论知识解决实际问题的能力。
[期刊] 林业科学
[作者]
王海刚 张京发 王伟宏 王清文
木塑复合材料属于生物质复合材料的范畴，是一种无毒、可循环利用的环境友好型材料，从２０世纪末开始到现在经历了２０多年的高速产业化发展。但木塑复合材料力学性能偏低，特别是韧性差，导致应用领域偏窄，是目前制约木塑复合材料发展的主要因素之一。众多研究表明，将纤维添加到木塑复合材料中形成多元结构复合材料，可提高木塑复合材料的力学性能。本文概述了纤维增强木塑复合材料的研究现状，按天然纤维素纤维、合成纤维、非金属纤维、金属纤维４大类归纳了常用作增强复合材料的纤维，综述了采用玻璃纤维、矿物质纤维、碳纤维、芳纶纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和天然纤维素纤维等增强木塑复合材料的制备方法和增强效果。结果表明，不同种．．．
[期刊] 中国农业科学
[作者]
王立健 罗程 潘雪峰 陈霞 陈银基
【目的】探究纤维素替代淀粉对肌原纤维蛋白凝胶特性的影响，为纤维素替代淀粉在香肠中的运用提供一定的理论依据。【方法】以添加不同比例的淀粉/纤维素-肌原纤维蛋白为模拟体系，研究复合凝胶的持水性、色差、质构特性以及断裂形变时的应力应变，分析动态升温流变特性、蠕变回复特性，观察淀粉/纤维素-肌原纤维蛋白的空间分布和三维网络结构。【结果】增加淀粉和纤维素的添加比例，可以改善复合凝胶的持水性和储能模量。淀粉和纤维素添加比例分别从0增加到2.0%时，硬度、咀嚼度逐渐增加到最大值，与对照组相比，硬度分别提高29.47%和43.69%，咀嚼度分别提高34.82%和41.58%,L~*、白度有减小的趋势。复合凝胶断裂形变时应力应变结果表明，添加2.0%纤维素时的应力（9 681.86 Pa）为最大值，应变（1.14）为最小值。复合凝胶的蠕变模量值随着淀粉和纤维素添加比例增加而逐步减小，相同添加比例条件下纤维素组复合凝胶的蠕变模量值减小更明显。石蜡切片显示，淀粉和纤维素只是简单地镶嵌在凝胶网络结构中，并没有与蛋白发生交联，其中纤维素在肌原纤维蛋白凝胶体系中形成的不规则区域更大。微观结构显示，对照组表面粗糙，空洞较多；添加淀粉和纤维素后，复合凝胶变得均匀致密，空洞减少；相同添加比例条件下，纤维素组的蛋白网络结构具有更好的均匀性和致密性。【结论】淀粉和纤维素添加到肌原纤维蛋白中，两者都可以改善复合凝胶的持水性、色差、质构特性、断裂形变时应力应变、流变特性以及微观结构，但是纤维素对复合凝胶的改善效果更显著。因此，纤维素作为淀粉替代物在凝胶类香肠中的应用具有可行性。
关键词：
肌原纤维蛋白 淀粉 纤维素 凝胶特性
[期刊] 浙江林学院学报
[作者]
郭明 张璐颖 王鹏 余婧
采用羟丙基纤维素(HPC)作为原料,通过接枝乙酰乙酰基团(AG)改性合成,成功制备了羟丙基纤维素乙酰乙酰化接枝聚合物(HPCAG)。利用红外光谱(IR)、X-射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征了产物结构,确认了合成得到的预期产物。利用热重(TG)和示差扫描量热(DSC)法对新合成接枝聚合物的热性能进行了测试分析,确定了羟丙基纤维素乙酰乙酰化反应后,产物的热塑性能得到增强。
[期刊] 林业科学
[作者]
王清文 欧荣贤
20世纪70年代,研究者们开始致力于将木质纤维材料转化为热塑性材料的改性研究,近年来进一步提出木质纤维材料塑性加工的学术理念并开展相关研究。本文简要综述木质纤维材料的热塑性改性研究进展和木质纤维材料塑性加工相关的材料特性。从深入分析木质纤维材料的黏弹性及其与主要组分的结构性质关系出发,阐述在基本保持木质纤维材料优良性能的前提下进行塑性加工的基本原理,并进一步提出通过动态塑化和木塑复合等方法实现塑性加工之可能的技术途径,为木质纤维材料资源的高效利用探索新的加工生产方式。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
庞雪蕾 李亚娟 余旭东
设计了一种新型的荧光Eu(Ⅲ)干凝胶的制备、表征及其传感性能研究的科学研究型综合实验。通过溶胶-凝胶法合成荧光Eu(Ⅲ)干凝胶;采用红外光谱、荧光光谱、热失重分析等对其结构、发光性质和热稳定性进行测试和表征;通过对不同有机溶剂和阴离子进行筛选,所合成的荧光Eu (Ⅲ)干凝胶对有机溶剂小分子N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和氟离子具有可视化选择性识别。整个实验合成包含了涉及材料的制备、测试及传感性能评价等多个知识点,可以培养学生了解荧光功能材料的发光性能和其在传感领域的应用等科研情况,掌握稀土发光干凝胶材料的合成方法,熟悉荧光光谱仪、扫描电镜、红外光谱仪等大型仪器的操作步骤,同时可培养学生的安全意识、科学探究精神,提高学生的操作能力、创新能力、分析和解决问题的能力。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
林剑 赵广杰
从木质素基碳纤维的制备方法、微细结构和主要性能特征等几个方面,对木质素基碳纤维的研究现状进行了较为全面的归纳,并在此基础上,对今后木质素基碳纤维的研究工作提出了几点建议,旨在使国内的研究者对当前木质素基碳纤维的研究有一个概括性的了解,为科学、高效地利用木质生物质资源提供参考。
关键词：
木质素 碳纤维 制备
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
卿彦
木竹材作为可再生的天然生物质资源，广泛应用于家居、建筑、轻工、能源等领域。以木竹材替代金属、石化等非可再生资源开发高附加值绿色木竹基先进功能材料，是木材科学和材料科学重要的前沿交叉领域，对于推动国家“双碳”战略具有重要的理论价值和实践意义。从木竹材的生物构造特征及细胞壁化学组分出发，分析了木竹基先进功能材料创新的生物和化学结构优势，总结了近年来实体木竹材在高强透光、光热转化、绿色储能、清洁催化及智能传感等先进功能领域的最新研究进展。具体来说，梳理了木竹基高强材料与透明材料的发展脉络与方向，阐释了木基太阳能蒸发器的仿生设计理念，归纳了木竹材在不同储能技术领域的应用特点及优势，分析了木竹基电催化材料的性能调控机制，探讨了木竹基智能传感器件的应用前沿。最后，针对目前应用研究存在的问题与局限，在结构调控优化、稳定性改良、多功能一体化和产业化大规模发展等方面对木竹基先进功能材料未来发展趋势进行展望。本研究旨在总结梳理木竹材料生物化学构造与先进功能材料之间的构效响应关系和修饰调控机制，从“仿生学”角度解决先进功能材料领域存在的相关问题，为“双碳”战略目标下木竹材高值化综合利用提供新的科学思路与技术借鉴。
关键词：
木材 竹材 先进功能材料 “双碳”战略
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