摘要：【目的】对比不同腹杆角度下北美黄杉和云杉-松木-冷杉(SPF)华伦式平行弦木桁架的承载性能,探究腹杆角度和结构用材对华伦式平行弦木桁架承载性能的影响规律,为平行弦木桁架结构设计提供理论依据。【方法】以承载力和稳定性为验算指标,利用Smsolver结构力学求解器对平行弦木桁架各杆件的内力变化及其变形情况进行定量分析,得到平行弦木桁架腹杆角度的上、下临界角度和最优腹杆角度;采用ABAQUS有限元软件对3种腹杆角度的北美黄杉和SPF平行弦木桁架进行有限元模型分析与验证,获得不同基材平行弦木桁架在不同腹杆角度情况下的内力变化规律,判断其可能的破坏形式和受力机理;以SPF和北美黄杉为基材分别制作3种腹杆角度的平行弦木桁架,进行抗弯承载性能静力试验,探究平行弦木桁架的极限荷载、应力分布及主要破坏形式,并与有限元模拟结果进行对比,验证平行弦木桁架有限元模型分析的准确性和适用性。【结果】1)华伦式平行弦木桁架的最优腹杆角度为47°,下临界角度为34°,上临界角度为60°;2)北美黄杉平行弦木桁架的极限荷载范围为26.53~40.83 kN,跨中挠度范围为30.57~31.01 mm,SPF平行弦木桁架的极限荷载范围为23.48~34.16 kN,跨中挠度范围为31.85~32.05 mm;3)腹杆角度34°、47°、60°的北美黄杉和SPF平行弦木桁架极限荷载分别为26.53和23.48 kN、35.10和30.06 kN、40.83和34.16 kN,对应跨中挠度分别为31.85和31.01 mm、30.72和32.05 mm、30.57和31.97 mm;4)北美黄杉平行弦木桁架的破坏形式主要表现为靠近桁架支座处的腹杆出现裂纹以及桁架端部或荷载施加点处齿板拔出,SPF平行弦木桁架的破坏形式主要表现为桁架端部和荷载施加点处齿板拔出;5)ABAQUS有限元模拟和试验验证发现,2种平行弦木桁架跨中处弦杆轴力最大,往两边逐次递减,桁架跨中处腹杆轴力最小,往两边逐次递增,且弦杆轴力大于腹杆。【结论】北美黄杉平行弦木桁架承载性能优于SPF平行弦木桁架;平行弦木桁架的承载性能随腹杆角度增加而增加;2种平行弦木桁架的薄弱点均为桁架端部和荷载施加点处的齿板连接节点;ABAQUS有限元模型能有效反映出平行弦木桁架受力分布和整体结构变形趋势。

摘要：MXene因其独特的类石墨烯二维层状结构,优异的电学、光学以及热力学性能,且拥有极大的比表面积、优异的亲水性和丰富可调的表面官能团,作为金属及其氧化物的新型载体为纳米复合材料的微观结构增强设计提供了有利条件,以更好地发挥界面效应。然而,二维MXene存在片层易自主堆叠、纳米金属及其氧化物在MXene载体中的几何分布和复合构型难以精准调控、复合材料的界面结合较弱等难题,导致不能最大化发挥不同组分之间的协同、耦合和多功能响应机制。尤其是对于具有显著本征功能特性(包括导电导热性能和力学性能)的MXene纳米载体,其优异性能难以充分体现,显著影响其复合材料的综合性能。针对上述问题,国内外对二维MXene作为载体负载纳米金属及其氧化物构筑高性能复合材料已开展了初步的探索,相关研究成果已被大量应用于能量存储、光催化、电磁屏蔽、微波吸收、超级电容器等前沿领域。为此,本文重点综述了二维MXene负载金属及其氧化物纳米复合材料的主要制备方法、微观结构和功能特性,归纳了其在能量存储、微波吸收等方面的具体应用及增强机理,指出了目前研究存在的短板,并展望了未来的研究方向及其应用前景,以期为新型MXene基纳米复合材料微观结构调控与性能的优化设计提供坚实的理论和实验基础。

摘要：【目的】具有超疏水性的木材可以抑制或减小木材表面对水分的吸收,从而延长并提高木材的使用寿命及性能,研究木材表面等离子体刻蚀和沉积碳氟薄膜的超疏水性,为等离子体环境下超疏水性木材的制备提供科学依据和参考。【方法】以糖枫木径切单板为试验材料,首先采用氧等离子体在放电功率150 W、工作气压66 Pa的条件下对其表面进行不同时间的刻蚀,利用扫描电子显微镜和激光扫描共聚焦显微镜分析刻蚀时间对木材表面形貌和粗糙度的影响;然后以五氟乙烷和氩气的混合气体在放电功率120 W、工作气压133 Pa的条件下将低表面能的碳氟薄膜等离子体化学气相沉积在刻蚀后的木材表面以制备具有超疏水性的木材,利用接触角测量仪、扫描电子显微镜和X-射线光电子能谱仪研究木材表面的润湿性、表面形貌、元素组成及其化学环境,同时利用椭圆偏振光谱仪测量不同沉积时间下的薄膜厚度。【结果】刻蚀时间小于30 min时,木材表面的平均粗糙度(Sa)、均方面光洁度(Sq)和最大高低差(Sz)均随着刻蚀时间增加逐渐增大,而当刻蚀时间延长至45 min时,木材表面的平均粗糙度略有减小;当沉积碳氟薄膜的时间固定为40 s时,刻蚀时间对木材表面静态接触角的影响并不明显,但滚动角则随着刻蚀时间增加逐渐减小,且顺纹方向的滚动角均小于横纹方向;未刻蚀木材表面的静态接触角随着薄膜沉积时间增加逐渐减小,水滴与木材表面之间均表现出较强的黏附性;椭圆偏振光谱仪测量表明,薄膜厚度随沉积时间增加线性增大;刻蚀时间固定为15 min或45 min时,增加碳氟薄膜沉积时间对木材表面静态接触角的影响并不明显,但滚动角均随沉积时间增加呈先减小后增大的趋势;刻蚀45 min并沉积碳氟薄膜40 s的木材样品,其静态接触角高达160.6°±0.4°,沿顺纹和横纹方向具有最小滚动角,分别为11.5°±1.2°和14.7°±2.5°;XPS分析显示,木材表面沉积碳氟薄膜后F元素含量接近50%,薄膜中富含—C—CF_x基团及—CF_3、—CF_2和—CF等碳氟基团,说明所沉积的薄膜发生了高度交联。【结论】木材表面经等离子体刻蚀并沉积低表面能的碳氟薄膜不但可以制备出具超疏水性的表面(静态接触角θ大于150°),同时所制备的木材具有较小的滚动角,可以有效防止水滴黏附于木材表面。

摘要：以生物质材料棕榈壳作原料,采用KOH活化方法制备高比面积活性炭,以比表面积和微孔孔容作为考察目标,分别通过单因素试验和响应面法探究不同的制备工艺条件的影响及其最优工艺参数,并考察了最佳工艺条件下制备的活性炭的储氢性能。研究结果表明:活化温度和浸渍比值对比表面积和微孔孔容均具有显著影响,以微孔孔容模型进行预测优化得到的最优工艺参数为活化温度795℃,浸渍比值3.64,制备得到的棕榈壳活性炭的平均比表面积和微孔孔容分别为3491 m^(2)/g和1.08 cm^(3)/g。孔结构分析结果表明:棕榈壳活性炭主要以微孔为主,微孔率最高可到89%,也有中孔并存。从扫描电镜和透射电镜图也可以看出活性炭存在大量微孔和中孔,两者结果一致。同时棕榈壳活性炭的储氢性能优异,在-196℃和4 MPa条件下,其过量储氢量和绝对质量储氢量可分别高达6.4%和6.8%。

摘要：一、甲醛的危害脲醛树脂胶粘剂是由尿素与甲醛溶液合成的热固性树脂胶,是人造板行业的主要胶种。脲醛树脂胶由于其胶合强度高,固化快,操作性能良好且成本相对低廉,原料来源丰富等一系列优点而得到广泛应用。我国人造板生产80％以上使用脲醛树脂胶,其缺陷是树脂胶的毒性,即甲醛释放问题。甲醛是一种有毒物品,它能与人体的蛋白质反应生成氮次甲基化合物而改变蛋白质的性质,有害人体健康。人受甲醛刺激会产生流泪、咽喉炎、结膜炎、胃炎及胃痛、不眠症以及视力减退等各种疾病。此外,甲醛还有致癌的可能。为保证生产者和消耗者的健康,我国卫生部1979年颁发的《工业企业设计卫生标准》(TJ36—79)中规定,车间空气中甲醛的最高允许浓度为3mg/m^3;刨花板国家标准规定,每100g刨花板中甲醛释放量应小于50mg。

摘要：脲醛树脂因其独特的成本和性能优势在人造板领域有广泛应用,占比超过90%。脲醛树脂胶黏剂合成技术一定程度上决定了人造板的制造水平,低碳、环保和性优是脲醛树脂的发展目标。为了获得环保型脲醛树脂,通常采用低物质的量比来对其进行合成,但设计的低物质的量比合成路线带来了树脂性能劣化等系列科学技术问题。该文总结了脲醛树脂尤其是低物质的量比脲醛树脂高支化结构改造方法的研究进展。