ELSEVIER:研究竹纤维的拉伸性能及其变化规律

   化工仔小亮        

前言

作为可再生资源,竹子已被广泛应用于各种领域生活生产,如家居材料、竹制工艺品、竹炭、纸和纺织品等。优化乌蒂利-对竹材的加工,很重要的是要研究其化学、物理和性质研究了竹茎的力学性能,同时对竹茎的力学性能进行了研究竹纤维正在引起越来越多的研究者的关注介绍了其形态、化学成分、超微结构和显微结构特别是竹纤维的力学性能。

ELSEVIER:研究竹纤维的拉伸性能及其变化规律

研究内容


该文章在研究组织结构用激光测微装置对手工提取的天然竹纤维的拉伸性能进行了研究监测纤维的变形,以及纤维拉伸性能和组织结构在径向上的变化规律竹茎方向。利用纤维素微原纤维增强竹纤维细胞壁,使其具有良好的力学性能以木质素和半纤维素为无定形基质。结果表明,平均拉伸强度、弹性模量和应变对破坏的影响较大分别为523.20 MPa(SD = 111.65MPa)、22.27 GPa(SD =6.29 GPa)和3.08%(SD = 1.57%)。从内部在竹茎的外部部分,竹子纤维的抗拉强度整体上有略微增加的趋势,拉伸弹性模量和破坏应变有明显的增大和减小趋势分别的倾向。纤维在试样内部的断裂行为与脆性断裂相似外部部分附近的纤维类似于韧性断裂。这些现象与一致竹纤维的拉伸性能随竹茎径向的变化规律有密切关系与竹纤维细胞壁组织结构径向变化的关系。


研究方法和数据

四岁的竹(毛竹)采集自中国安徽省宣城。直径竹筒厚度和竹茎厚度在胸高处呈显著性差异分别为9.10厘米和8.5毫米。取乳腺高度的节间将新鲜的竹子劈成10毫米宽的坯料。新鲜的节间坯被切成段,长度为100mm,然后每段沿粒劈成6条从内到外都是一样的。条子浸在里面了浸泡约三天,然后将竹纤维束剥皮用手取下条子,在阴凉处晾干。


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竹纤维束标本示意图


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加载原理及激光测微装置在拉伸试验中的工作原理


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竹纤维拉伸试验分析结果的描述性统计


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各组纤维断口及纤维细胞的SEM图像


结论

综上所述,竹材具有多层复合结构——微细结构镜细胞水平、中观组织水平和宏观尺度。在显微镜下,竹纤维细胞壁呈层状复合以木质素和半纤维素为增强剂的纤维素微原纤维无定形基质,在中观组织水平上,竹子是天然的纤维增强细胞体复合材料是一种新型复合材料为维管束,基质为基质组织。各组纤维和纤维细胞断口形貌的SEM图像:(a)第一组纤维和纤维细胞;(b)第2组的纤维和纤维细胞;(c)纤维和纤维细胞;(d)第4组的纤维和纤维细胞;(e)第5组的纤维和纤维细胞;(f) 6组的纤维和纤维胞。因此,二者之间的关系竹子的组织结构和机械功能两者兼而有之复杂完美匹配。


文章来源:

Study on the variation law of bamboo fibers’ tensile properties and the organization structure on the radial direction of bamboo stem

F. Wang and Z. Shao Industrial Crops & Products 152 (2020) 112521

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