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)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)