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   科技导报
2016年 34卷 19期
刊出日期:2016-10-13

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封面图片说明:中国木材仿生科学研究方兴未艾 Hot!

科技导报. 2016, 34 (19): 0-0.
全文: HTMLnew PDF  (969 KB)  ( 101 )
摘要 ( 166 )
自然界的生物体经过数十亿年的物竞天择、优胜劣汰,其结构和功能已趋于完美,实现了宏观性能和微观结构的有机统一。
卷首语

大自然的启发——木材仿生与智能响应

李坚
科技导报. 2016, 34 (19): 1-1.
全文: HTMLnew PDF  (308 KB)  ( 250 )
摘要 ( 302 )
仿生学就是通过研究自然界生物的结构、性状、行为以及与生存环境的响应机制,为工程技术提供新的设计思想、工作原理和系统构成的技术科学。为木材的各类加工技术,诸如化学的、物理的或生物的加工,提供新的理念,新的设计,新的构成,而赋予木材新的功能或智能响应性的科学,称其为木材仿生科学。
科技风云

诺贝尔奖时间中的思考

鞠强
科技导报. 2016, 34 (19): 9-9.
全文: HTMLnew PDF  (344 KB)  ( 285 )
摘要 ( 215 )
瑞典化学家Alfred Nobel在遗嘱中设立诺贝尔奖时也许不会想到,这个奖项会成为随后一个多世纪世界上最重要的科学奖项,同时也记录了人类百年来科学发展的历程。每年10月初,全世界科学界的目光都会聚焦到瑞典,注视科学大奖花落谁家。2016年10月3-5日,本年度的3个科学奖项先后揭晓。
科技事件

小苏打治疗肿瘤的白与黑

祝叶华
科技导报. 2016, 34 (19): 11-11.
全文: HTMLnew PDF  (337 KB)  ( 308 )
摘要 ( 145 )
癌症和肿瘤的攻克治愈一直都是医学界最受瞩目的话题。2016年8月,浙江大学肿瘤研究所胡汛团队和浙江大学医学院附属第二医院晃明团队合用,利用小苏打来阻断肿瘤内的“食物供应”,杀死了处于葡萄糖饥饿状态下的肿瘤细胞。科研成果(A nonrandomized cohortand a randomized study of local control oflarge hepatocarcinoma by targeting intratumoral lactic acidosis)发表在生物和医学OA期刊《eLife》上。
科技建议

拓展生物质利用空间助推增材制造绿色发展

李坚
科技导报. 2016, 34 (19): 13-13.
全文: HTMLnew PDF  (385 KB)  ( 102 )
摘要 ( 130 )
“3D打印”,专业术语称之为“增材制造”。美国麦肯锡全球研究院预测,3D打印是影响未来的颠覆性技术之一。
专题论文

木与人类文明

罗建举
科技导报. 2016, 34 (19): 14-21. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2016.19.001
全文: HTMLnew PDF  (4297 KB)  ( 261 )
摘要 ( 407 )
综述了木对人类自然科学和人文科学形成发展的作用和贡献。从人类发展进程、工具产生条件和相关历史证据看,史前人类木器时代是客观存在的,在进入石器时代以前,人类经历了一个漫长的木器时代。木与人类相伴的历史最为久远,人们与木相关的实践活动最为普遍和广泛,木对人类自然科学和人文科学的形成发展做出了无与伦比的贡献。借鉴人类过去的历史,“木”之道可望成为解决当前人类面临的粮食、能源和环境三大危机的重要途径。

温度和pH值响应型高分子智能膜的制备及应用

江萍, 吴义强
科技导报. 2016, 34 (19): 22-30. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2016.19.002
全文: HTMLnew PDF  (8643 KB)  ( 107 )
摘要 ( 301 )
温度和pH值响应型高分子智能膜在物质分离、控制释放等领域有着非常广阔的应用前景。综述了温度和pH值响应型高分子智能膜的制备方法和应用现状,阐述了非极性和自支撑温度和pH值响应型高分子智能膜的构筑方法、构效关系及响应机制,展望了对温度和pH值响应型高分子智能膜研究的发展趋势。

仿生超疏水导电竹材的制备及其耐久性

李景鹏, 陈玉和, 吴再兴, 包永洁, 金春德
科技导报. 2016, 34 (19): 31-35. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2016.19.003
全文: HTMLnew PDF  (4453 KB)  ( 255 )
摘要 ( 323 )
采用银镜反应及分子自组装技术,在竹材表面原位负载一层纯单质银纳米粒子,赋予竹材导电功能,再经十七氟癸基三甲氧基硅烷(FAS-17)的进一步处理,制备出具有导电功能的仿生超疏水竹材试样,并通过实验观察研究了其稳定性及耐久性。结果表明,制备竹材表面拥有亚微米/纳米二维等级粗糙结构,该结构协同低表面能物质FAS-17共同决定了竹材的超疏水性,竹材表面与水的接触角为155°,滚动角小于10°;制备竹材能够抵抗pH 1~14溶液及强浓度NaCl溶液,且经强烈的溶液搅拌及蒸煮,依旧保持超疏水性和导电性。

木材表面原位生长WO3纳米片及其光响应行为

惠彬, 李国梁, 李坚
科技导报. 2016, 34 (19): 36-40. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2016.19.004
全文: HTMLnew PDF  (5917 KB)  ( 187 )
摘要 ( 250 )
采用乙醇作为诱导剂,利用简单的低温水热合成法在木材表面原位生长无机WO3纳米片,探讨WO3/木材的光响应功能。使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见光(UV-vis)、色差仪和热重分析(TG)分别表征了此复合材料形貌、相结构、紫外光吸收、光响应和热稳定性能,并进一步探讨了此复合材料的疏水功能。SEM表明WO3纳米片均匀的生长在木材表面;XRD表明WO3具有六方晶相结构;UV-vis表明WO3处理后的木材与素材相比,其最大吸收波长出现蓝移;光响应测试表明,WO3/木材在紫外光照射下具有明显的变色功能;TG表明WO3涂层对木材成分降解起到一定的抑制作用。此外,经过十八烷基三氯硅烷改良后,此复合材料具有超疏水功能。

具有结构色的生物质纳米纤维的制备与表征

卿彦, 王礼军, 吴义强, 田翠花, 易佳楠, 李蕾, 黄元新
科技导报. 2016, 34 (19): 41-45. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2016.19.005
全文: HTMLnew PDF  (12365 KB)  ( 106 )
摘要 ( 260 )
采用硫酸水解联合高压均质化,制备了生物质纳米纤维素晶体(CNC),经超声波处理诱导自组装形成手性排列,并研究了其自组装膜的结构色特征。扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)观察显示,纤维素纳米晶体尺寸均一,多呈短棒状,具备形成手性排列的结构基础。表面电势、流变性能及偏光特性研究表明,水解时硫酸浓度越高,生成的CNC表面Zeta电位绝对值越大,黏度越大,越利于形成手性排列,从而产生良好的偏光性;CNC经超声波处理有助于自组装成“光子晶体”,显示出较好的结构色。

木材仿生趋磁性及其超疏水性能

姚秋芳, 陈逸鹏, 钱特蒙, 李松, 金春德, 孙庆丰
科技导报. 2016, 34 (19): 46-49. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2016.19.006
全文: HTMLnew PDF  (3217 KB)  ( 267 )
摘要 ( 331 )
室温条件下,利用含Fe3+和Fe2+盐为前体的化学共沉淀法,成功地在木材表面上附着纳米磁性γ-Fe2O3颗粒,并经过进一步化学改性后得到超疏水性材料。利用SEM、XRD、VSM及FT-IR等分析技术对样品进行了表征分析。结果显示,磁性粒子的形状类似颗粒状,并均匀地附在木材表面;γ-Fe2O3纳米粒子通过氢键作用与木材表面的羟基相互键合而成功附着在木材表面,并且具有良好的晶型,且磁性γ-Fe2O3纳米颗粒显示出良好的超顺磁性,经过改性的磁化材料具备很好的超疏水性。

超疏水磁性纤维素粒子的制备及性能表征

黄六莲, 林新兴, 周兴满, 吴慧, 曹石林, 陈礼辉
科技导报. 2016, 34 (19): 50-53. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2016.19.007
全文: HTMLnew PDF  (2641 KB)  ( 247 )
摘要 ( 525 )
采用纤维素为原料,制备了超疏水磁性纤维素粒子。竹溶解浆用氢氧化钠/尿素/水体系溶解,在水中再生形成纤维素粒子。再采用原位沉淀法制得磁性纤维素粒子,正十八烷基三甲基硅烷修饰后得到超疏水磁性纤维素粒子。用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、热失重分析仪(TG)和液滴形状分析仪(CA)对改性纤维素粒子的形貌、化学结构、热稳定性和超疏水性进行了分析。改性纤维素粒子表现出超疏水性能和磁响应性能,水接触角达到151.2°。改性纤维素粒子可以包裹水滴和甘油形成液体弹珠。

基于叶蒸腾作用的立木生理干燥效果

周志新, 王喜明
科技导报. 2016, 34 (19): 54-58. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2016.19.008
全文: HTMLnew PDF  (2826 KB)  ( 172 )
摘要 ( 254 )
利用活立木上树叶的蒸腾作用可以将树干中的水分排出。以新疆杨为试材,依据树叶蒸腾作用理论,采取切断试材水分来源的手段,定期取样,分析树干中不同部位含水率变化规律,探讨了活立木生理干燥的效果。研究结果表明:新疆杨进行边材切割和剥皮处理可以实施活立木的生理干燥,其边材最终含水率约达20%,心材含水率约达29%。

可循环竹纤维/TiO2复合材料的制备与光催化性

郑欢欢, 孙春晖, 钱特蒙, 金春德
科技导报. 2016, 34 (19): 59-63. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2016.19.009
全文: HTMLnew PDF  (2454 KB)  ( 177 )
摘要 ( 324 )
将再生竹纤维加入氟钛酸铵与硼酸的混合溶液中,经水热法合成,得到纤维素/TiO2复合材料。以紫外光为光源,研究纤维素/TiO2复合材料对甲基橙水溶液的催化降解性能。通过FT-IR、XRD、SEM等对纤维处理前后进行化学结构和微观形貌表征,结果表明:TiO2与纤维素形成的氢键等分子间作用力使TiO2被吸附到纤维素表面上,复合材料出现528 cm-1的O-Ti-O键的吸收峰。在紫外光照射60 min下,复合材料对甲基橙水溶液的光催化降解率为95.9%,与纯TiO2相当;复合材料可反复降解甲基橙水溶液5次。本实验合成的复合材料为污水处理提供了一种简单、低成本、环境友好的方法。

偶联剂对稀土荧光竹塑复合材料性能的影响

郑峰, 王艳姗, 孙盈盈, 文月琴, 杨文斌
科技导报. 2016, 34 (19): 64-70. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2016.19.010
全文: HTMLnew PDF  (8029 KB)  ( 58 )
摘要 ( 264 )
为研究马来酸酐接枝聚乙烯(MAPE)、异丙基三(硬脂酰基)钛酸酯(YB-510)、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)3种偶联剂对稀土荧光竹塑复合材料发光性能、力学性能和热稳定性的影响,利用荧光分光光度计、电子万能试验机、摆锤冲击仪和热重分析仪对复合材料的荧光性能、力学性能和热稳定性进行了表征,并利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)对稀土荧光竹塑复合材料的拉伸断面的微观形貌进行观察。结果表明,3种偶联剂都能改善稀土荧光竹塑复合材料的分散性、流动性、发光性能、弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度和冲击强度;场发射扫描电镜显示,铝酸锶荧光粉在有偶联剂添加的稀土荧光竹塑复合材料的基体中分散均匀、团聚减少、界面黏合作用改善;相比于钛酸酯(YB-510)和KH-560,MAPE对稀土荧光竹塑复合材料的发光性能、力学性能和分散性提高更明显;热失重(TG)曲线和一阶微分(DTG)曲线分析表明,KH-560提高稀土荧光竹塑复合材料的热稳定性,钛酸酯(YB-510)对稀土荧光竹塑复合材料的热稳定性产生不良影响,MAPE对稀土荧光竹塑复合材料的热稳定性的影响不明显。

植物纤维复合胞间层的修复及纸页强度的提高

王鹏, 乐喜, 叶哲孜, 吴晨曦, 谢益民
科技导报. 2016, 34 (19): 71-75. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2016.19.011
全文: HTMLnew PDF  (1891 KB)  ( 139 )
摘要 ( 239 )
研究了低卡伯值未漂硫酸盐阔叶木浆在过氧化物酶体系存在下,与松柏醇葡萄糖苷及果胶发生共聚反应,生成脱氢聚合物(DHP)及DHP-碳水化合物复合体,并利用13C-NMR分析了DHP-碳水化合物复合体的结构。结果表明:DHP-碳水化合物复合体中DHP结构单元之间主要通过β-O-4、α-O-4、β-ββ-5和β-1方式相连接,DHP结构单元还通过苯甲醚键、苯甲酯键和少量缩醛键与纸浆纤维和果胶相连。纤维胞间层经过修复后,纸张的强度有明显提高。纸张的干强度和湿强度分别提高37.5%和166.3%。木素前驱物可以与果胶及纸浆纤维中的多糖有效地发生共聚,使得纤维复合胞间层得到修复,因而提高纸张强度。

竹子化机浆漂白工艺及其机理

覃程荣, 姚双全, 王双飞
科技导报. 2016, 34 (19): 76-80. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2016.19.012
全文: HTMLnew PDF  (862 KB)  ( 90 )
摘要 ( 318 )
竹子作为一种重要的非木材制浆造纸资源,具有生长周期短、储量大及成本低等优点,但是其成浆存在白度低、白度稳定性差、易返黄、废液硅含量高难处理等问题。本研究利用H2O2、NaBH4、Na2S2O4和CH3COOOH等漂白剂对粉单竹碱性过氧化氢化学机械浆(APMP)进行单段或者两段组合补充漂白,以提高竹子APMP浆的可漂性、白度及其稳定性、强度等。研究结果表明,常规H2O2漂白是竹子化机浆最佳单段补充漂白方法。两段补充漂白实验表明,白度提高最大的是H2O2→Na2S2O4组合,为73.85% ISO;黏度下降最大的是H2O2→NaBH4组合,漂后浆黏度从960下降到601 mL·g-1。虽然两段补充漂白漂后浆的黏度有所下降,但其物理强度得到提高。补充漂白的示差红外分析发现:H2O2、H2O2→Na2S2O4、H2O2→NaBH4 3种漂白方法的纸浆中共轭羰基含量降低了,而H2O2→CH3COOOH漂白浆中的共轭羰基含量反而增加。甲氧基、紫丁香型木素和缩合的愈创木基环在H2O2→Na2S2O4两段补充漂白过程脱除效果最显著。X射线衍射分析表明,补充漂白过程单段H2O2和H2O2→Na2S2O4两段漂白对碳水化合物的降解作用最小。

纳米银/聚多巴胺/纤维素纤维抗菌纸的两锅法原位制备、表征及性能

李春婷, 钱学仁, 安显慧
科技导报. 2016, 34 (19): 81-86. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2016.19.013
全文: HTMLnew PDF  (13408 KB)  ( 76 )
摘要 ( 305 )
通过两锅法成功制得纳米银/聚多巴胺/纤维素纤维(nanoAg/PDA/CF)抗菌纸,此过程无需外加还原剂。扫描电镜(SEM)观察及能谱(EDX)分析表明,抗菌纸表面载有尺寸为70~150 nm球形或立方形纳米银粒子。X射线衍射(XRD)和热重(TGA)分析证明,纳米银粒子原位生成并沉积在聚多巴胺功能化的纤维素纤维表面。所制得的nanoAg/PDA/CF新型抗菌纸对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)和大肠杆菌(Escherichia coli)均表现出显著的抗菌活性。nanoAg/PDA/CF复合纤维的最佳制备条件为:pH值8.5,多巴胺质量浓度125 mg/L,硝酸银质量浓度375 mg/L,多巴胺自聚合时间2 h,室温。

竹浆纤维再回收利用及纸张强度改善

金海兰, 赵骏衡, 岡山隆之, 陈礼辉
科技导报. 2016, 34 (19): 87-90. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2016.19.014
全文: HTMLnew PDF  (1462 KB)  ( 122 )
摘要 ( 255 )
研究了竹浆纤维的循环再利用及超声波处理对竹浆纤维和纸张特性的影响;评价了竹浆纸张的密度、抗张强度等特性,探讨了单纤维强度和纸张纤维间结合力的关系。结果表明,竹浆纸张的密度和抗张强度随着循环再利用次数的增加而降低,超声波处理纸浆纤维提高了纸张的抗张强度。Page理论表明,纸张抗张强度的提高主要是由于超声波处理增强了纸张内部的纤维间结合力。光学显微镜结果显示,超声波处理通过切断纤维、润胀纤维、细纤维化纤维的作用,有效改善了纸张的强度。研究表明,纸张的循环再利用会降低竹浆的保水值,而利用超声波处理可以有效提高纸浆的保水性能,改善纸张的抗张强度。

固着剂助留剂协同控制纸浆溶解与胶体物质的机理

夏星, 刘泽华, 王立军, 陈辉, 王建华
科技导报. 2016, 34 (19): 91-95. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2016.19.015
全文: HTMLnew PDF  (887 KB)  ( 202 )
摘要 ( 247 )
将聚胺固着剂(PA)、阳离子聚丙烯酰胺助留剂(CPAM)单独以及协同处理旧新闻纸浆,采用聚焦光束反射测定仪(FBRM)考察浆料中残余胶体粒子的数量、尺寸和尺寸分布,探讨固着剂/助留剂协同控制纸浆中溶解与胶体物质(DCS)的效果和机理。结果表明,PA单独处理纸浆时,会产生部分不能固着于纸张纤维或不被纤维网络截留的粒子聚集体;CPAM单独处理纸浆时,其电荷容易被DCS中和,导致其减少纸浆胶体粒子数量的效果明显下降,但不产生粒子聚集体;PA/CPAM协同处理纸浆时,后续的CPAM处理能将PA预处理纸浆时产生的部分粒子聚集体进一步固着到纸张纤维上,达到更好地降低胶体粒子数量的效果,且不产生更大的粒子聚集体。

竹塑复合粉末激光烧结件在熔模铸造中的应用

李健, 郭艳玲, 赵德金
科技导报. 2016, 34 (19): 96-100. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2016.19.016
全文: HTMLnew PDF  (5027 KB)  ( 130 )
摘要 ( 234 )
选用竹粉作为植物纤维粉末,研究竹粉与热塑性树脂热粘结理论。选择合适的热熔胶粉末,分析了竹粉颗粒与热塑性树脂热作用结合机理;竹粉与热塑性树脂粉末混合后,研究了竹粉/热塑性树脂复合粉末的激光烧结特性、SLS成型件的平均力学性能。利用竹粉和热塑性树脂粉末混合物制造复杂零件的熔模铸造件,研究了熔模铸造工艺和SLS成形件、渗蜡件和铸件的尺寸精度传递特性。

基于软印刷技术的竹材表面仿制荷叶超疏水结构

王发鹏, 李松
科技导报. 2016, 34 (19): 101-104. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2016.19.017
全文: HTMLnew PDF  (2752 KB)  ( 222 )
摘要 ( 229 )
利用软印刷技术,研究了在竹材表面仿制荷叶表面的超疏水性微纳结构。以新鲜荷叶为模板,以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为印章,经过两次复形处理使竹材表面获得类似荷叶表面的超疏水结构。扫描电子显微镜(SEM)观测及接触角测试结果表明,制备的仿生荷叶竹材样品具有与荷叶类似的微纳乳突结构粗糙表面,其与水滴的接触角达到150.5°(平均值),非常接近荷叶表面的接触角(154.5°),表现出超疏水特性。仿生荷叶微纳结构竹材样品的成功制备,证实了纳米技术赋予竹材等亲水材料以超疏水性能的可行性。

超疏水性织物的制备及其在油品回收领域的潜能

张明, 臧德利, 包文慧, 王成毓, 时君友
科技导报. 2016, 34 (19): 105-110. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2016.19.018
全文: HTMLnew PDF  (2761 KB)  ( 114 )
摘要 ( 316 )
超疏水性材料因其广阔的应用前景而备受瞩目。本研究采用一种简单可行、成本低廉的方式,同时赋予织物超疏水性能、热稳定性能及抗紫外线性能。结果表明,处理后的织物表面与水的接触角可达(151.5±2)°,紫外光透过率低于2%。经热重分析仪分析发现,该织物的热稳定性能亦得到明显提升。值得注意的是,该织物在油品回收领域展现了十分突出的潜能,可以有效地从水油污物中回收油品。

木材仿生制备生物结构陶瓷研究进展

周明, 王成毓
科技导报. 2016, 34 (19): 111-115. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2016.19.019
全文: HTMLnew PDF  (4418 KB)  ( 202 )
摘要 ( 255 )
以自然界的生物为模板,利用仿生学原理,通过有机-无机转化,获得具有生物结构的陶瓷材料已成为设计、合成材料新的方向。这种生物结构陶瓷材料在光、电、磁、力学方面表现出优异的性能,具有巨大的发展潜力和广阔的应用领域。本文介绍以木材为模板制备生物结构陶瓷的研究现状、制备方法和性能特点。

仿生棉花“轻柔飘逸”特性自组装制备纳米纤丝化纤维素气凝胶

范必涛, 胡啸剑, 王汉伟, 孙庆丰, 金春德
科技导报. 2016, 34 (19): 116-119. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2016.19.020
全文: HTMLnew PDF  (3176 KB)  ( 365 )
摘要 ( 268 )
根据仿生棉花“轻柔飘逸”的特性,制备了具有超轻、超疏水、弹性和可折叠性能的一种新型纳米纤丝化纤维素(NFC)气凝胶。将废弃的枯落竹叶通过一系列化学处理,获得纯化的枯落竹叶纤维素。纤维素通过超声处理,可以将纤维素束分散成纳米纤维素纤维,经过冷冻干燥,制备NFC气凝胶。再通过MTMS处理,制备出具有这些性能的NFC气凝胶。采用接触角测量仪测得接触角为152°。通过扫描电子显微镜(SEM)和能量弥散X射线分析(EDS)对纯化的纤维素和制备的气凝胶的表面形貌和能谱进行分析,通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对枯落竹叶、纯化后的纤维素和获得的气凝胶进行官能团分析。该研究所用试剂均为绿色环保,为绿色气凝胶的制备提供了科学思路。

木材仿生超疏水功能化制备方法

刘峰, 王成毓
科技导报. 2016, 34 (19): 120-126. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2016.19.021
全文: HTMLnew PDF  (602 KB)  ( 320 )
摘要 ( 388 )
超疏水表面是一类与水的接触角大于150°且接触角滞后小于10°的固体表面,其在基础研究和工业应用方面具有重大的研究和实用价值。通常情况下,超疏水表面可通过在疏水材料表面构建一定尺寸的粗糙结构或利用低表面能的物质对粗糙表面进行修饰而获得。本文综述木材超疏水表面的制备方法,主要概括了溶胶-凝胶法、水热合成法、湿化学方法、表面涂覆和溶液浸泡法等的应用情况,讨论了超疏水木质基表面研发中存在的问题,探讨了该研究领域的发展趋势。

木材基银钛复合薄膜的制备及其可见光降解甲醛

高丽坤, 李坚
科技导报. 2016, 34 (19): 127-131. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2016.19.022
全文: HTMLnew PDF  (2302 KB)  ( 180 )
摘要 ( 187 )
以水热合成法和银镜反应,以木材为基质,制备了微纳米结构的二氧化钛和纳米银复合薄膜。采用场发射电子扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、光电子能谱仪(XPS)和紫外光分光光度计(UV-vis),对制备的银钛复合薄膜负载的木材基材料微观形貌、晶型结构、化学状态及光学性能进行表征,通过实验证明该银钛复合薄膜负载的木材在可见光照射下具有降解甲醛的作用。结果表明,在可见光照射下,相比单纯的二氧化钛薄膜负载的木材,银钛复合薄膜负载的木材降解甲醛性能显著提升。在此异质结构的体系中,由于银的费米能级低于二氧化钛的导带能级,因此银纳米粒子可作为电子捕获中心以控制电子和空穴的分离,从而提高材料的光催化性能。

杨木木粉/聚乳酸复合材料的制备及其在3D打印上的应用

许民, 毕永豹, 宋永明
科技导报. 2016, 34 (19): 132-137. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2016.19.023
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摘要 ( 311 )
以熔融沉积增材制造技术为依据,研究了聚乳酸与杨木木粉熔融复合混合工艺,探索了原料混合比例、挤出条件等,并对挤出的复合材料进行了力学性能和微观性能检测。结果表明,杨木木粉添加量对复合材料有显著性影响,随着木粉添加量的增加,复合材料力学性能降低,当普通杨木粉原料添加量为40%时,弯曲强度降低30.3%,拉伸强度降低26.4%,冲击强度降低82.2%;当特殊杨木粉原料添加量为40%时,弯曲强度降低14.5%,拉伸强度降低22.9%,冲击强度降低72.9%;从材料的流变性能可见,添加杨木木粉后,弹性模量和损耗模量均增加,并且与木粉的添加量呈现正相关;复合材料流体的黏度降低,表明添加木粉后,复合材料的流动性变差,流体阻力增大;应用DSC检测复合材料时发现,复合材料基体的玻璃化转变温度、结晶温度和熔融温度与聚乳酸单体相比没有改变,加入木粉后只改变了熔体的流动性,对熔点没有影响;通过SEM观察,无论原料为何种比例,聚乳酸与木粉结合均比较紧密,混合也很均匀;同时傅里叶变换红外光谱显示,各主要基团没有变化。

纤维素气凝胶材料研究进展

高鹤, 梁大鑫, 李坚
科技导报. 2016, 34 (19): 138-142. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2016.19.024
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摘要 ( 441 )
气凝胶是一种具有纳米孔洞结构的新型固体材料,具有低热导率、低折射指数和低电阻率等特点,在隔热保温、吸附催化和高性能电容器等方面具有广阔的应用前景。本文综述气凝胶发展的历史及气凝胶的制备方法和应用,探讨了纤维素气凝胶研发中存在的问题,展望了纤维素气凝胶的未来发展。

超疏水性织物的构建及其多功能性

张明, 王成毓, 时君友
科技导报. 2016, 34 (19): 143-148. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2016.19.025
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摘要 ( 359 )
介绍了Young's、Wenzel、Cassie-Baxter模型等研究疏水性表面的基本理论,总结了宏观结构、微观结构、微观性能、毛细效应、化学组成等影响织物润湿性能的因素,综述了溶胶-凝胶法、层层自组装法、化学气相沉积法、化学刻蚀法、电纺丝法、聚合物成膜法、相分离法、辐射接枝法等超疏水织物表面的制备方法,预示了织物未来发展方向应为抗菌性、阻燃性、油水分离、超双疏、抗紫外性等多功能性研究,提出了目前超疏水性织物研究瓶颈及拟解决办法,展望了超疏水性织物的未来应用前景。

高强度超疏水性杨木材料的构建

张明, 张文博, 时君友, 王成毓
科技导报. 2016, 34 (19): 149-153. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2016.19.026
全文: HTMLnew PDF  (3558 KB)  ( 325 )
摘要 ( 246 )
针对超疏水性材料应用过程中性能不够持久的问题,以杨木为例,通过实验研究了具有高强度超疏水性能的杨木材料的构建。采用真空加压方法将二氧化硅合成原料注入杨木内部,使正硅酸乙酯、氨水、乙醇在杨木微米级导管内发生溶胶-凝胶作用而生成SiO2纳米粒子,在不破坏杨木原本结构的情况下实现二氧化硅与木材的复合,使杨木材料形成更强健的二维多级粗糙结构,并经十八烷基三氯硅烷修饰使杨木材料表面获得高强度的超疏水性能。检测结果表明,该超疏水性杨木材料样品在水、腐蚀性液体(酸液/碱液)、常见有机溶剂中以及一些常见条件下均保持了优异的超疏水特性能。

材料表面可逆润湿性行为研究进展

高正鑫, 王成毓
科技导报. 2016, 34 (19): 154-160. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2016.19.027
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摘要 ( 321 )
综述了近几年制备可逆润湿性表面的常用方法及常见的控制润湿性可逆变换的手段,例如在原材料表面添加光敏性物质、热响应性物质及pH敏感性物质等,并介绍了其响应性机理;总结了目前尚不能形成规模化生产、性能不稳定等研究薄弱点;展望了未来研究方向及具有可逆润湿性生物质材料前景,认为后续研究的重点亦可放在性能稳定性等方面。
访谈

加快生物质材料科学发展,共享生态绿色发展成果——访中南林业科技大学教授吴义强

吴晓丽
科技导报. 2016, 34 (19): 161-163.
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摘要 ( 212 )
党的十八届五中全会提出必须牢固树立创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念,指出坚持创新发展、协调发展、绿色发展、开放发展、共享发展是关系我国发展全局的一场深刻变革。2016年“中央一号文件”明确指出“加强资源保护和生态修复,推动农业绿色发展”,强调推动农业绿色发展,加快形成资源利用高效、生态系统稳定、产地环境良好、产品质量安全的农业发展新格局。

绿色引领木材行业变革——访浙江农林大学教授金春德

吴晓丽
科技导报. 2016, 34 (19): 164-165.
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摘要 ( 209 )
党的十八大以来,生态文明建设受到到全社会高度重视。特别是十八届五中全会,首次提出绿色发展理念,成为“十三五”规划最大的亮点之一。坚持绿色发展,必须坚持可持续发展,推进美丽中国建设,为全球生态安全作出新贡献。绿色发展不仅是中国经济转型发展的新增长点,也是中国未来新的竞争力。2015年,工业和信息化部和住房城乡建设部联合发布《促进绿色建材生产和应用行动方案》,提出要大力发展木结构建筑和生物质建材,拉动绿色消费、引导绿色发展、促进结构优化、加快转型升级。

木材中的仿生学:源自大自然的灵感——访东北林业大学教授王成毓

吴晓丽
科技导报. 2016, 34 (19): 166-167.
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摘要 ( 180 )
大自然向人类传授灵感,启发人类的智慧。人类的智慧体现为学习、创新与创造。向大自然学习,创造出前所未有的事物无疑是推动人类进步的重要方式。仿生学(Bionics)就是模仿生物系统的原理以建造技术系统,或者使人造技术系统具有生物系统特征或类似特征的科学。它是一门建立在多学科边缘上的综合性学科,包括生理学、神经学、医学、化学、数学、电子学、信息学等学科。“师法自然”是仿生学的核心。仿生学与生俱来的原始创新性将启发人类观察自然、思考自然,在观察中领略大自然的神奇、在思考中体味大自然的奥秘。
科学共同体推介

共议木材行业的未来——国际木材产品学会联合会推介

田恬
科技导报. 2016, 34 (19): 168-168.
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摘要 ( 158 )
木材在很长一段时间以来,都是人们在建筑领域中不可或缺的材料,它是一种天然的具有纤维增强特性的复合材料,有很多其他材料无法比拟的优势,与水泥、钢材并称为三大建设用材。随着人们对木材重要性认识的深入,逐渐发展出木材科学,利用现代生物学、物理学、化学和力学等原理和技术研究木材的各项性能,从而优化木材的加工过程以便于更加高效地利用。1992年通过了《关于森林问题的原则声明》,提出森林问题已成为全球关注的焦点问题,针对森林木产品问题的全球可持续发展技术研究已迫在眉睫。
科技纵横

粒子物理的统一梦

张天蓉
科技导报. 2016, 34 (19): 169-171.
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摘要 ( 137 )
物理学的目的是研究探索自然界万物的结构及运动规律。万物运行的规律是什么?物质由哪些基本成分构成?物质的结构是否无限可分?物质之间如何相互作用?物含妙理总堪寻,物理学家希望能建立一个统一的理论框架,最好可以囊括所有的基本现象,解释自然界的本质规律。从古希腊的“原子说”、道尔顿的原子模型,到元素周期律的发现,再到基本粒子的标准模型,都是基于追求“统一”的愿望。追求统一也就是追求完美,这种愿望促使人们努力奋斗,孜孜以求,推动科学革命,产生新理论,从而造福社会、造福人类。
科学人物

刘辽:弯曲时空的探索者

赵峥
科技导报. 2016, 34 (19): 172-172.
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摘要 ( 189 )
2016年4月27日,刘辽先生在经历了多年帕金森综合症与阿尔茨海默病的折磨后,与世长辞,享年88岁。

胡海岚:揭开情绪背后的脑神经奥秘

科技导报. 2016, 34 (19): 173-173.
全文: HTMLnew PDF  (1292 KB)  ( 159 )
摘要 ( 222 )
为什么人会有“七情六欲,喜怒哀愁”?为什么高兴时心花怒放,痛苦时又如五内俱焚?为什么一些特殊经历会让人铭记终生?为什么生活条件越来越好,抑郁的人却越来越多?长久以来,情绪背后的脑神经奥秘一直是个未解的迷,而浙江大学神经科学中心教授胡海岚和她的团队正在慢慢破解这个谜题。
职场

谈谈科研合作和交流

程宗明
科技导报. 2016, 34 (19): 174-174.
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摘要 ( 255 )
2016年8月初,我在明尼苏达大学参加学术会议,顺访了明尼苏达大学的几个同行教授。彼此交流一下目前在做什么,有什么进展。其中一位教授把他最近发现的一个很有意思的研究结果告诉了我。我暗想:“你就不怕我把你的想法偷了?”他肯定没有设防,当然我也绝没有想偷他的idea的想法,倒是他的研究对我现在正在做的一个项目很有启发。当然我也和盘说出了我的实验室在做的题目和进展——以示公平和以诚相待。我们互相提了不少建议,都觉得这些讨论挺有用,聊得很开心。另外两位教授带我去他们的基地,看他们培育的、最近准备命名的新品种,其中一位教授还将和我开展一个小的合作项目。这些开会和交流对自己科研的提升很有帮助,特别是知道别人的实验室眼下正在做什么,和同行进行实质性讨论,可以让自己的科研少走弯路。
书评

生命之未来:绝境重生

王玥
科技导报. 2016, 34 (19): 175-175.
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摘要 ( 140 )
《生命的未来(The Future of Life)》是被誉为“当代达尔文”的美国著名生物学家爱德华·威尔逊“以对生命的真挚热爱与极大敬意”著就的科普名作。2002年甫经出版便赢得赞誉一片,被评为《Discover》杂志年度好书、网站编辑评鉴年度好书、英国年度具影响力的科普著作,《Nature》杂志辟专栏对其进行推荐。中信出版社于2016年出版发行了由台湾科学作家、翻译家杨玉龄翻译的版本,该版获第二届吴大猷科普著作奖金签奖。
热点排行

新闻时段2016-09-16至2016-09-30

祝叶华
科技导报. 2016, 34 (19): 7-8.
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摘要 ( 139 )
科技界声音

2016-19科技界声音

祝叶华
科技导报. 2016, 34 (19): 10-10.
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摘要 ( 131 )
科学共同体要闻

2016-19科学共同体要闻

李娜
科技导报. 2016, 34 (19): 12-12.
全文: HTMLnew PDF  (1193 KB)  ( 69 )
摘要 ( 124 )
图书推介

2016-19图书推介

祝叶华
科技导报. 2016, 34 (19): 176-176.
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摘要 ( 200 )
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