小小竹片化身“植物钢铁”
(2023-05-16 17:25:05)
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竹子经过加工之后竟然能成为以竹代塑以竹代木以竹代钢 |
在相对比较固有的认知当中,由于运行速度比较快,基于高速运行之下气密性问题,因此汽车、高铁、飞机等是采用新型复合材料打造。
尽管与传统金属材料相比,复合材料具有明显的优势,但在“低碳绿色”的大背景下,这种材料却有其天生的弱点——在生产过程中,复合材料在经过固化后很难再次分解和回收利用。因此,碳纤维复合材料的废料往往只能通过填埋的方式进行处理,对环境造成了一定的影响。
由竹纤维制成的新型生物基复合材料很好地解决了这一问题。这种更加环保的复合材料未来可用于替代玻璃、酚醛类树脂基复合材料,应用在飞机的机舱内部盖板、机身包覆盖板和高铁车厢等部位。
竹缠绕复合技术,通俗一点来说,竹缠绕复合材料是指以竹子为基材,以树脂为胶黏剂,采用缠绕工艺加工成型的新型生物基材料。
首先是薄竹条的制备,将通过胶合、层积、重组等改性方式获得竹方材,经过软化刨切为厚度在 0.15~1.5mm 之间薄竹片或厚度为 0.15~1.5mm 之间的微薄竹片,然后根据具体的需要将片接长加工为所需的薄竹条。薄竹条制备完成后,利用氨基树脂作为胶黏剂,将薄竹条通过机械设备缠绕产品模型之上,等待胶黏剂固化后,再将产品进行脱模处理,经过检验最终获得所需的产品。
多项试验数据表明,竹纤维比传统的玻璃纤维质量更轻,却拥有旗鼓相当的应力水平,这使得它可以成为“飞机客舱、高铁车厢内部具有简单几何形状的非承力或次承力结构”等部位的理想替代品,并可广泛替代钢材、水泥、玻璃钢、塑料等不可回收的高污染和高能耗原材料。在研发的竹缠绕复合材料产品中,竹缠绕复合管、竹缠绕管廊、竹缠绕整体组合式房屋已进入推广应用和产业化阶段。
世界鲜有研究尝试直接将原竹加工成具有理想光学性能的纤维素复合材料。南京林业大学家居与工业设计学院绿色家居材料制造团队近日取得重要研究进展。
南林大团队利用简单的化学预处理脱除原竹中的木质素,它的去除意味着“黏合剂”(连接纤维素和半纤维素)的消失,导致更多孔隙的出现,有利于折射率指数与竹纤维素模板相匹配的树脂填充。经过快速固化工艺,一款具有优异光学传输性能、抗拉伸性能、表面装饰性和美学价值的透光竹材新材料应运而生。
研究证实,将此透光原竹与透明竹片、电磁屏蔽膜组成一款复合器件,整体结构类似于常见的蜂窝板。其中,透光原竹充当核心骨架,透明竹片为面板,锡掺杂氧化铟薄膜为功能层。此款复合器件可表现出显著的隔热、保温性能以及电磁屏蔽性能,在家居与建筑装饰材料领域具有广阔前景。