【目的】基于木材内部导管和纹孔等天然多孔构造,设计仿生木材复孔吸声结构,分析影响其吸声性能的结构因素,为开发仿生木材吸声材料奠定理论基础。【方法】应用Rhinoceros三维软件建模,利用3D打印技术制备仿生木材吸声结构,采用阻抗管传递函数法研究穿孔率、主孔直径和侧孔深度对仿生木材吸声机构共振频率和吸声系数的影响。【结果】1)在中低频,随着穿孔率增大,3D打印仿生木材吸声结构的共振频率向高频方向移动,吸声系数峰值降低;在高频,随着穿孔率增大,共振频率向低频方向移动,吸声系数峰值升高;2)在中低频,随着主孔直径增大,3D打印仿生木材吸声结构的共振频率基本不变,吸声系数峰值降低;在高频,随着主孔直径增大,共振频率略向高频方向移动,吸声系数基本不变;3)随着侧孔深度增加,3D打印仿生木材吸声结构的共振频率先增大后减小,吸声系数变化不明显;4)3D打印仿生木材吸声结构具有2个显著的共振频率,分别为300和3 500 Hz。【结论】穿孔率、主孔直径和侧孔深度对3D打印仿生木材吸声结构的吸声性能均有较大影响。3D打印仿生木材吸声结构在低频300 Hz和高频3 500 Hz具有良好的吸声性能,吸声频带宽度增加,与传统木质吸声材料既有相似之处也有明显差异。

【目的】基于木材内部天然多孔构造设计仿生木材的复孔吸声结构,研究穿孔倾斜角度对3D打印仿生木材吸声结构的吸声性能影响,为开发仿生木材吸声材料奠定理论基础。【方法】利用Rhinoceros三维建模软件进行结构设计,采用3D打印技术制备出仿生木材吸声结构。对比3D打印穿孔板,基于阻抗管传递函数法探究穿孔不同倾斜角度(0°、15°、30°、45°、60°)对3D打印仿生木材吸声结构的共振频率和吸声系数的影响。【结果】1) 3D打印穿孔板有2个共振频率,分别位于中低频和中高频处;而3D打印仿生木材吸声结构有3个共振频率,分别位于中低频、中高频和高频处,木质穿孔板仅在中低频具有共振频率,二者差异显著。2)穿孔倾斜角度对3D打印穿孔板的吸声性能有一定影响,在中低频处,随穿孔倾斜角度增大,3D打印穿孔板的共振频率向低频方向移动,吸声系数峰值总体呈上升趋势,峰值均在0. 8以上,吸声性能较好;在中高频处,随穿孔倾斜角度变化,3D打印穿孔板的共振频率和吸声系数峰值均有所改变,但无明确规律,此段吸声系数峰值在0. 3左右,吸声性能较差。3)穿孔倾斜角度对3D打印仿生木材吸声结构的吸声性能有较大影响,中低频处与中高频处的吸声规律与3D打印穿孔板基本一致;在高频处,随穿孔倾斜角度增大,3D打印仿生木材吸声结构的共振频率向低频方向移动,吸声系数峰值均在0. 8以上,具有较好的吸声性能。【结论】穿孔倾斜角度的3D打印仿生木材吸声结构在中低频、中高频和高频处都有较好的吸声性能,在高频处,不同倾斜角度3D打印仿生木材吸声结构的共振频率跨度较大,可为以后全频率吸声结构的设计研究奠定理论基础。本研究结果为实现可设计吸声频率的新型复合材料提供一个新的研究方向,在一些特殊吸声环境领域具有较好的发展前景。

【目的】分析腐朽木材吸声性能与腐朽程度之间的关系,为腐朽木材的利用提供新思路。【方法】采用阻抗管法比较不同腐朽程度杨木(横切面)与正常材的法向吸声系数大小,并借助扫描电镜和压汞仪分析不同腐朽程度杨木木材孔隙的变化情况,解释其吸声性能提高的机制。【结果】3种不同腐朽程度杨木木材的平均吸声系数分别为0.35,0.27和0.24,随着腐朽程度增加,其平均吸声系数提高。不同腐朽程度杨木木材的最大吸声系数分别为0.58(1 600 Hz),0.45(3 150 Hz)和0.43(4 000 Hz),随着腐朽程度增加,吸收峰值增大并向低频方向移动。腐朽杨木木材的微观结构表明:腐朽木材细胞壁上纹孔膜被分解,...

实木的吸声性能与其微观构造有着紧密的联系,研究实木的吸声性能有着重要的现实意义。本实验利用阻抗管,研究了柳杉木材吸声性能与其纹理方向、厚度、心边材、木材含水率之间的关系。结果表明在纹理方向上横切面的吸声性能最好,边材略高于心材。在1 500~2 500 Hz内,随木材厚度的增加吸声系数不断增加,并且随厚度的增加吸收峰会向低频方向移动,随厚度增加高频的吸声系数会降低,纤维饱和点以下木材吸声性能明显高于纤维饱和点以上的。

利用福建１０种主要树种法向吸声系数（ａ＿ｐ）的测定结果，探讨了法向吸声系数与入射声波频率（ｆ）的关系。回归分析发现ａ＿ｐ与ｆ满足：ａ＿ｐ＝ｂ＿０＋ｂ＿１ｆ＋ｂ＿２ｆ￣２＋ｂ＿３ｆ￣３，并且发现此关系式与树种、切面无关，可以认为是一个普遍规律。

木质穿孔板作为共振吸声材料多用于室内空间声学设计。普通穿孔板声阻抗小,吸声性能差。为了提高木质穿孔板的吸声性能,可以减小孔径,同时为了避免板厚造成的声阻过大,本文以木质小孔径变截面穿孔板为研究对象,其小孔孔径范围在12mm之间。本论文从直通孔结构穿孔板入手,利用微穿孔板模型模拟木质小孔径穿孔板的吸声性能。制备不同穿孔参数的穿孔板,从理论及实验的角度验证了吸声规律及理论模型的适用性。考虑到木材特性对吸声性能的影响,分别研究了板振动及木材多孔性结构的影响。试验研究了不同参数及结构的变截面穿孔板以及与不同吸声材

【目的】采用高强度微波对辐射松进行改性处理,探究不同微波功率、处理时间和木材纹理方向对辐射松吸声性能的影响,以提高木材的附加价值、拓展木材的应用领域。【方法】将新采伐的辐射松生材干燥至含水率40%～60%,在不同微波功率(100、120和140 kW)与处理时间(20和30 s)组合条件下处理辐射松木方,获得微波处理材。采用传递函数法测量微波处理材径切面和弦切面的法向吸声系数,探讨不同处理条件下辐射松吸声性能的变化规律,借助光学显微镜和扫描电子显微镜观察辐射松的解剖构造和微波处理前后的微观结构形貌。【结果】微波处理材与对照材相比,密度和含水率显著下降,不同处理条件下辐射松吸声性能均有不同程度提升,吸声系数提高4.79%～201.9%,平均吸声系数最高达0.320;不同条件下微波处理材的吸声系数在1 000 Hz以下的低频范围内变化不显著,吸声系数呈先上升后下降的趋势,在1 000 Hz左右出现吸声低谷,在1 000 Hz以上差异显著,吸声系数随频率升高呈上升趋势;微波功率越大、处理时间越长,处理材吸声性能越好,吸声系数曲线上升趋势越大;处理材弦切面的吸声系数比径切面高9.6%～29.6%,对照材径切面的吸声系数在1 000 Hz以上低于对照材弦切面,在1 000 Hz以下高于对照材弦切面;辐射松弦切面相较于径切面存在丰富的单列木射线和少量纺锤形木射线,微波处理材轴向管胞壁和胞间层出现裂缝,管胞上纹孔膜消失,木材孔隙率和相邻孔隙之间的连通性增加,声波在木材内部传播可更大概率地与孔隙壁摩擦,增加声能损耗从而达到更好的吸声效果;微波功率、处理时间和木材纹理方向与吸声系数的相关性分别为0.519、0.637和0.705,3个变量对吸声系数均有中等程度影响,其中木材纹理方向对吸声性能的影响最大。【结论】辐射松未处理材弦切面和径切面的平均吸声系数分别为0.167和0.106,吸声性能不佳;微波改性处理是提高木材吸声性能的有效方法,但会导致木材微观结构破坏,最佳微波处理工艺为微波功率140 kW、处理时间30 s、木材纹理方向选择弦切面;微波处理材的吸声系数最高达0.320,属于吸声材料范畴。

木质穿孔板具备良好的吸声特性，可用于控制噪声和优化室内声环境，且具有一定的强度和尺寸稳定性，已被广泛用做装饰材料。以中密度纤维板（ＭＤＦ）为基材，利用阻抗管传递函数法测试穿孔率分别为０、３．１４％、４．９１％和７．０７％的木质穿孔板吸声性能，测试时板后空腔为５０ ＭＭ，分析穿孔率变化对木质穿孔板吸声特性各指标的影响规律，结果表明：随着穿孔率的增加，木质穿孔板的吸声系数峰值有所下降，吸声频带增宽，共振频率往高频方向移动。试验研究得出木质穿孔板的吸声规律与穿孔率的关系，为穿孔板的加工、应用及今后的进一步研究提供了一定的理论支撑。

对200目橡胶粉和500目高纯无氧铜在高能行星式球磨机内进行20min混料,混料后在模具中,在50℃温度下,在20MPa压力下,压制成Φ100mm×5mm的圆片,再通过选择性腐蚀方法,把其中的铜腐蚀掉,得到多孔橡胶材料.发现,多孔橡胶中存在大量20μm以下的小孔以及少量尺寸大于100μm的大孔.吸声系数试验表明,多孔橡胶对于不同频率的声波均有较好的吸收效果.

针对目前生物3D打印机昂贵以及生物水凝胶不易成型等问题,提出了采用FDM打印机为基础,搭建冷冻生物3D打印机,实现生物活性材料的三维打印成型。从冷冻生物3D打印机的搭建到生物活性材料的制备与打印,涉及机械、材料、生物、医学等多学科知识,有助于开阔材料成型专业学生的视野,培养其创新思维能力和动手能力。

【目的】研究全频段范围内木结构墙体空气声隔声性能，明确限制常规构造木骨架墙体隔声性能的瓶颈，揭示设置隔声垫层、改变骨架类型、设置窗体等设计参数对墙体隔声性能的影响规律，提出高空气声隔声等级的木结构墙体体系， 为木结构墙体在装配式建筑中的高效应用提供技术支撑。【方法】通过小尺寸材料层面的阻抗管法试验，比较分析60～6 300 Hz频率范围内工业级弹性橡胶板（橡胶板）、聚氨酯橡胶隔音减震板（聚氨酯板）和聚苯乙烯挤塑板（XPS板）等隔声垫层的隔声性能；基于实验室法开展全尺寸墙体在100～5 000 Hz频率范围内的隔声试验，通过1/3倍频程频段18个中心频率对应的单值隔声量，得到墙体计权隔声量(R_w)、频谱修正量和隔声等级，并与装配式建筑中广泛应用的蒸压加气混凝土（ALC）墙体和正交胶合木（CLT）墙体进行比较。【结果】相较相同厚度的聚氨酯板和XPS板，全频段范围内橡胶板的隔声量较高，且其隔声性能随板厚增加而提高，试验范围内，10 mm厚橡胶板隔声效率最高。常规构造木骨架墙体的隔声量整体上随声波频率增加而提高，该墙体体系在125和3 150 Hz处分别出现明显的共振隔声低谷和吻合隔声低谷，其R_w为43 dB，用作隔墙或围护构件时的空气声隔声等级分别为4和3级；在墙骨架和定向刨花板（OSB）间设置10 mm厚橡胶板后，受制于木龙骨的声桥作用，墙体隔声性能提升有限，R_w增至45 dB，隔声等级未发生改变，常规构造和设置橡胶板的木骨架墙体体系均不满足现行国家标准对普通住宅墙体的隔声要求。当墙骨架采用轻钢骨架、且轻钢骨架两侧均覆面双层石膏板（GB）时，该墙体体系的R_w增至50 dB，用作隔墙或围护构件时的空气声隔声等级分别升至6和5级；在石膏板和轻钢骨架间设置10 mm压缩玻璃棉条后，R_w增至51 dB，隔声等级未发生改变，该轻钢骨架墙体体系满足现行国家标准对普通住宅墙体的隔声要求。与200 mm厚单层和复合ALC墙体相比，试验范围内轻钢骨架墙体的厚度和面密度分别降低35%和70%，但空气声隔声性能更高；针对道路交通、企业生产经营和日常生活等噪音对应的频率范围（160 ～630 Hz），该轻钢骨架墙体体系的隔声性能增加明显。在常规构造木骨架墙体基础上开洞安装R_w为33 dB的窗体，墙体在全频段范围内的隔声频谱特性曲线未发生明显变化，其R_w达44 dB，用作隔墙或围护构件时的空气声隔声等级分别为5和4级；在常规构造木骨架墙体一侧的GB由单层增至双层、木骨架和OSB间设置10 mm厚橡胶板、木骨架和GB间设置金属减震龙骨制成复合墙体，在复合墙体上安装窗体，该墙体的R_w增至48 dB，且在低频段下的共振隔声低谷和高频段下的吻合效应低谷消除或明显变浅，用作隔墙或围护构件时的空气声隔声等级分别升至6和5级，满足现行国家标准对普通住宅墙体的隔声要求。【结果】与木骨架墙体相比，CLT墙体的空气声隔声性能较低；共振隔声低谷、吻合隔声低谷和声桥效应是限制常规构造木骨架墙体隔声性能的瓶颈因素，导致该墙体体系不能满足现行国家标准对普通住宅墙体的隔声要求。将木骨架替换为轻钢骨架，并设置隔声垫层、增加墙面板数量，能够有效提高墙体的空气声隔声性能。

在3D打印带来的知识产权问题中,议论较多的是相关"复制"与"合理使用"问题。实质上,3D打印是一种制造,其"打印"行为所产生的"产品"不是一般著作权法意义上的"复制品",而是载有知识产权的有形物品,有一定的经济利益。因此,已有知识产权法中的"复制"、"合理使用"制度不能简单套用于3D打印;当下有人认定的3D打印中的"复制"和"合理使用"本质上是"一种未经权利人同意的作品使用行为",已经与特定的"物"联系起来,且给权利人带来了经济损失。它们是否为侵权行为,在我国著作权法上难以直接找到法律依据;著作权法规定的"使用他人作品,应当支付报酬而未支付的"似乎与这些行为相关,但它们无正当理由适用前项规定。...

3D打印与创客文化建设是实施创新型国家战略的重要途径。以学生为本,注重创新精神及工匠精神培养,注重团队协作与分享,并作为创客文化建设理念。该文阐述了创客文化的内涵,以创新创业教育课程为创客文化建设的载体,介绍了3D打印课程建设情况,以及多元化协同培养创新创业人才取得的成效,探讨了创客活动可持续的运行机制,为高校的创新创业人才培养提供参考。

在分析3D打印技术原理与特点的基础上,探讨3D打印在教育领域的应用。基于3D打印的教与学将构建Solid Learning教学模式,帮助教师进行个性化教学模型制作,创新学生课程学习设计,推动STEM教育发展。3D打印应用于学习将有助于提高学习者的动手能力、学习积极性和创新性。当前,3D打印教育应用的普及和推广还有待深入开展,教师应发挥领路人的角色,推动教育教学改革。

【目的】拓展狼尾草的高值清洁利用领域,丰富FDM 3D打印耗材品种,制备具有木质感的3D打印复合线材。【方法】以狼尾草纤维为基材,经改性后与聚乳酸(PLA)复合,采用挤出法制备1.75 mm规格3D打印狼尾草/PLA复合线材,并通过3D打印实践优化3D打印工艺参数;借助Design Expert软件优化狼尾草纤维改性碱处理工艺;利用ANSYS FLUENT软件对狼尾草/PLA复合线材挤出熔融段流场进行数值模拟,分析其初始加热温度、螺杆转速和机筒温度等工艺参数对线材挤出过程的影响,进而优化线材挤出工艺;借助扫描电子显微镜(SEM)分析狼尾草/PLA复合材料断口形貌特征,解析其强韧化成因。【结果】狼尾草纤维的最优碱处理工艺参数为:碱液浓度3.5%,处理温度60℃,处理时间4.2 h。狼尾草/PLA复合线材挤出成形最优工艺条件为:流道初始温度165℃,螺杆转速为8 rad/s,机筒温度为180℃。制备的1.75 mm规格狼尾草/PLA复合线材应用于3D打印实践时,打印工艺参数推荐值为:填充率60%,层高0.3 mm,打印速度30 mm/s,打印温度210℃。狼尾草/PLA复合材料的SEM断口形貌具有韧性断裂特征,成就了1.75 mm规格狼尾草/PLA复合线材良好的冲击韧性。【结论】经碱处理后的狼尾草纤维随着部分半纤维素、灰分等组分的去除,其纹孔得以打开,与PLA的亲和力得以增强,制备的狼尾草/PLA复合线材及其3D打印试件强度高,韧性好,木质感强,可用于各种家居及办公家具摆件、汽车驾驶室用饰条与饰件、各类机电设备操控手柄等产品的生产,应用前景广阔。