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)
丰收是最好的论文 大学青年教师下田助粮食增产******
这个冬天,眉山职业技术学院农业教研室主任魏文武正在挑战一个新纪录。
夏收之后,在四川省眉山市东坡区的良田里,农户种上了萝卜、芥菜、泽泻等蔬菜和中药材,来年春天再种下水稻。一年两季的种植模式,是人们按照当地气候、土壤条件摸索出来的最优方案。
现在,魏文武要尝试的是“一年三季”。他领导的研究团队在12月泽泻收获前一个月左右播种小麦,来年5月收割小麦后种水稻。如果试验成功,将大大提高土地利用率,也意味着农民会有更多的收获。
推动粮食提质、增产、增效,是这名大学教师从教以来不懈追求的目标。特别是2018年以来,魏文武团队的一批中青年教师依托眉山市岷江现代农业示范园区,借力“一优两高”生产竞赛,推动粮食生产不断创造新纪录。
“一优两高”是指优质、高产、高效。眉山的这场生产竞赛由当地政府发起,行业、企业、高校、农户多方参与。眉山职业技术学院承担了生产竞赛的组织任务,魏文武担任竞赛专家组副组长。
这是一项贯穿全年的系统任务。魏文武介绍,除了组织竞赛外,团队教师还要负责新品种、新技术的试验、示范和推广,对种植大户开展技术培训,帮助他们解决生产过程中的技术问题。
每年,魏文武团队向各地种业企业征集几十、上百个新品种,在眉山市东坡区太和镇永丰村的中试基地开展试验,根据中试结果,挑选出适合当地种植的新品种,再进行更大范围的种植示范,并组织种粮大户观摩。
“种粮大户会根据我们的试验结果选择中意的品种。”魏文武说,在这个环节,学校团队的任务就是帮农户选种质资源。
农户选中新品种开始种植后,魏文武团队迎来了第二个环节的工作:技术服务。他说,新品种大面积种植过程中,团队要协助农户把技术方案贯彻下去。“这就是我们专家组存在的价值”。
“一优两高”竞赛吸引了很多种粮大户的参与。太和镇金光村90后种粮大户徐杰说,这个过程充满挑战性,除了产量、品质等数据指标外,大赛还会现场蒸煮米饭,由专家、农户品尝,对口感进行打分,俨然一个“比武”现场。
技术研究工作并不轻松。每年3月至8月水稻生产季,魏文武平均每周有两三天在基地的田里,观察水稻生长情况、收集数据等。特别是收获季节,面临繁重的测产等任务,魏文武团队有几十名师生天天在田间忙碌。
因为经常下田,他车子的后备厢里常年放着一双筒靴,以备不时之需。暑假在田里做试验时,团队老师和同学们都在一起,亲力亲为。
“热!累!”这是该学院2020级学生张昶维对今年暑假的总结。当时,四川盆地遭遇了历史上罕见的高温干旱天气,张昶维等20多名学生加入测产团队,验收今年的粮食生产成果。
学生们试图用抹防晒霜来抵御阳光,但发现用处不大,最后只戴了袖套,防止割伤。暑假的这段经历,让在城市里长大的王杰平感受到“每一粒粮食都来之不易”,也“对农业有了更深刻的认识”。
下田,是眉山职业技术学院现代农业技术专业学生的必修课。虽然专业名称里带着“现代”两个字,但魏文武认为,无论技术怎么发展,下田永远都应该是农学专业学生的“必修课”,这是他们认识农业的关键一环。
团队里的青年教师也在这个过程中得到了锻炼。通过组织“一优两高”生产竞赛以及接地气的研究工作,魏文武团队每年都有论文成果发表,也锻炼了包括90后青年教师在内的团队成员的科研能力。
近年来,魏文武团队的多项生产技术得到推广应用,累计推广面积587.20万亩,最高单产达到969公斤/亩,创造了四川平原浅丘水稻高产纪录。机插秧“基缓追速”施肥技术减少了施肥次数、施肥量,并显著提高产量,仅施肥管理一项的节本增效就超过80元/亩。
截至目前,通过“一优两高”水稻新品种试验,魏文武团队累计完成340余个水稻品种的多年对比试验,筛选出40个适种该区域的优质高产品种,推动区域优质水稻占比由2012年的不足12.45%增长至2021年的86.55%,解决了本区域水稻产量不高、品质不优的问题。
今年8月,魏文武被评为四川省农业丰收奖“先进个人”。作为来自高校的获奖者,魏文武认为,如果科研工作不融入粮食生产过程中,就谈不上学有所用。因此他更看重技术推广之后给粮食增产、农民增收带来的实际改变。
他说:“粮食增产、农民增收,比发表论文更令人喜悦。”
(中国青年报 记者 王鑫昕)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)