竹子“变身”高透光电磁屏蔽材料******
竹材是一种常见的生物质材料,具有可持续性、生长速度快、资源丰富等优点,被广泛用于家具制造及家居装饰用材领域。但是,你见过透光竹材吗?它不仅透光还可以隔热、保温、屏蔽电磁,这样神奇的材料是怎么制成的呢?
近日,南京林业大学家居与工业设计学院吴燕教授领衔的课题组,通过一种简单高效的处理方式,将竹材转化为具有良好光学性能的透光原竹和透明竹片,同时保留了原竹天然形状和纤维素骨架结构。日前,相关研究论文发表于国际期刊《纳微快报》。
科技创新将竹材利用最大化,竹材逐渐作为木材、塑料、钢筋等材料的替代品被开发利用,形成了重组竹、竹编工艺品、竹纤维制品、竹碳制品等100多个系列上万个品种,竹材产品已经覆盖生产生活的各个领域。我国是世界竹材产品生产、贸易第一大国,2020年,全国竹产业产值近3200亿元。
随着人们对家居环境个性化装饰需求的日益增多,将竹材等环保材料转化为新型材料的研究越来越多,吴燕课题组的研究便是其中之一。
论文第一作者王晶介绍,透光竹材的制备主要分为两个步骤,第一步是去除发色基团,第二步是浸渍折射率与竹纤维素模板相同的聚合物。
由于竹材的孔隙率较低,竹材去除木质素和浸渍聚合物的时间比巴沙木、杨木等密度较小的木材要长,因此制备具有一定厚度的透光竹材是一项挑战。
该课题组选取5年生毛竹为原材料,将去青后的原竹浸泡在过氧化氢和乙酸混合溶液中,再利用简单的化学预处理脱除原竹中的木质素,木质素的去除会导致更多孔隙出现,有利于下一步的填充过程。最后向竹纤维素模板中填充折射率指数与其相匹配的树脂,再经过快速固化工艺,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便应运而生了。与其他不同聚合物浸渍方法制备的生物质透明样品相比,透光原竹固化时间非常短,因此显示出显著的快速制备加工潜力。
“此类将原竹直接加工成竹纤维素模板再合成透明材料的方法,将大大减少前期原料机械加工和后期原料成型的步骤,不仅减少了能耗,也减少石化资源的浪费。”吴燕说。同时,这个方法还可以用于处理其他高密度、低孔隙率的生物质材料。
据介绍,透光竹材的壁厚可达6.23毫米,透光率约60%,照度为1000勒克斯,吸水质量变化率小于4%,纵向抗拉强度达到46.40兆帕,表面性能为80.2HD(布氏硬度计测试出来的硬度单位)。
吴燕教授领衔的课题组将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。
经过研究发现,这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。(记者 张 晔 通讯员 方彦蘅 姚会春)
我是新时代的兵|为导弹“筑巢”的工程兵******
解说:沙子呷:我是沙子呷,“筑巢”是我们新时代导弹工程兵的神圣使命,在我20年的军旅人生中“掘进”就是关键词。“我们虽然不上发射场,不能亲手送导弹飞天,但每一次掘进,都是为火箭军夯实战斗力基石,同样是在托举大国长剑腾飞。”
构筑‘藏得住、打不着、抗得了、摧不毁’的导弹阵地,按时交出优质工程,是我们导弹工程兵担负国防工程建设的重要任务。我们长年奋战在大山深处,跋山涉水,穿岩凿壁,在地下建设导弹家园。因此,我们也被誉为“为导弹筑巢的人”。
入伍20余年来,我和我的部队,遇到过无数艰难险阻,但每一次都被我们化险为夷。
有一次,作业面已经完成爆破,我们回到施工现场。忽然我听到山体传出滴水声,感觉情况不妙,连忙大喊,快撤。这时,只见作业面拱顶上方出现一道裂缝,细沙碎石开始往下掉落。刚下连的新兵刘晓波第一次遇到这种情形,被吓蒙了。我赶紧快步上前,一把抱上他就往外跑。结果,我刚带着官兵撤到安全地带,就听到一声巨响,作业面被塌方埋得严严实实。
还有一次,一处阵地施工遇到罕见的不良地质,塌方断面形成大窟窿,像是张开了的“老虎口”挡在前面。我立刻带领党员突击队,爬上高空作业架,一边研究处理方案,一边和官兵一起抢险,我们硬是凭借着钢铁般的意志,连续鏖战3个昼夜,成功降服塌方。
当然,“铁”,只是我们导弹工程兵的基本素质,除此之外,我们还是新时代的匠人,更据有创新精神。如今,新装备、新技术、新工艺、新材料等蕴含的科技神力,在岩层深处裂变出巨大效能,为建设优质高效的国防工程提供了强大的技术支撑。导弹工程兵已实现了施工主体由传统工兵向科技工兵、作业模式由人力密集型向科技技能型、指挥手段由单向指令向信息集成的根本转变。
同时,大批优秀的科研人才正在不断加入我们的队伍,“95后”战士已经慢慢成为施工中的主体力量。我们作为新时代的导弹工程兵,扎根深山,沐浴党恩,一路成长。在强军兴军的伟大征程中,我们有坚如磐石的信念,一定会把一项项国防精品工程留在祖国版图上。
科学顾问:费伯禹
制片顾问:范文军
编 导:金 赫
动 画:卞文斌
鸣 谢:北京市人民政府征兵办公室
出 品:中国科协科普部 光明网