纤维的形变和断裂——Ⅰ.拉伸角蛋白纤维形变和断裂的动态研究

作者在扫描电子显微镜样品室中拉伸角蛋白纤维,观察纤维形变和断裂的过程并摄取其照片。采用低加速电压观察和适当的样品准备技术,避免了纤维在拉伸过程中出现荷电现象。该现象是非导电材料作动态观察的主要困难。从所观察到的纤维形变和断裂形态和高聚物断裂理论讨论了角蛋白纤维的形变和断裂机理。结论如下:角蛋白纤维伸长和断裂过程中出现银纹样形态,但其断裂为脆性方式;该类纤维的拉伸断裂起始于角质细胞的内、外角质层;角质与角质和角质与皮质细胞间的物质是角蛋白纤维的力学薄弱区。     

海藻纤维废渣制备多孔碳的吸附性能优化及数据模型构建

海藻纤维废渣为海藻琼脂提取工艺的副产物,富含碳、氧等元素,以其为原料制备高性能生物质衍生多孔碳可实现海藻纤维废渣的高值化利用.本研究以海藻纤维废渣制备多孔碳,通过吸附等温线和动力学探究吸附行为;并利用XGBoost(eXtreme Gradient Boosting)算法构建氨氮吸附容量的预测模型,分析多孔碳制备过程的升温速率、碳化温度及碳化时间等因素对氨氮吸附能力的影响.实验结果表明：海藻纤维基多孔碳材料对氨氮有较好的吸附效果,最大吸附容量可以达到3.514 mg/g,其动力学过程符合拟二级吸附动力学模型、颗粒内扩散模型和Langmuir吸附等温模型;实验和模型证明多孔碳制备过程中碳化温度对氨氮吸附的影响最大,升温速率和碳化时间次之;通过数据模型得出以5℃/min速率升温至1 000℃碳化120 min制备的多孔碳具有最优的氨氮吸附性能.本研究提出一种数据模型,并结合实验成功证明该模型预测的准确性,可为今后生物质衍生多孔碳的制备方法提供预测依据.     

超高性能海水海砂混凝土的组成设计与纤维增强增韧

基于单纯形重心设计法对超高性能海水海砂混凝土（ultra-high performance seawater sea-sand concrete, UHPSSC）进行了配合比设计优化,并研究了短切超高分子量聚乙烯（ultra-high molecular weight polyethylene, UHMWPE）纤维和钢纤维对UHPSSC工作性能和力学性能的影响. 结果表明：在综合考虑UHPSSC的流动度、抗折强度和抗压强度的情况下,胶凝材料组成的最优配比确定为水泥、硅灰、粉煤灰的质量比为0.75∶0.15∶0.10. 随着短切纤维掺量的增加,UHPSSC的流动度逐渐降低,抗折强度、抗压强度和弯曲韧性均逐渐增加. UHMWPE纤维对UHPSSC流动度的影响程度更大,而钢纤维对力学性能的提升效果更明显. 随着UHMWPE纤维体积分数的增加,UHPSSC的弯曲破坏模式逐渐由脆性破坏转变为韧性破坏. 当UHMWPE纤维掺量为1.0%时,二次峰值荷载会高于初裂荷载. 此外,当同时混掺钢纤维和UHMWPE纤维时,UHPSSC的流动度略有下降,抗折强度、抗压强度及弯曲韧性均大幅提高. 本研究成果可为UHPSSC的设计和工程应用提供一定的参考.     

纤维编织网增强ECC夹心保温复合墙板抗弯性能

目前,夹心保温墙板已经被广泛使用在建筑保温结构中,但是墙板的饰面层通常采用普通混凝土,使得内部保温材料极易因外饰面开裂脱落而受到腐蚀.因此,选用纤维编织网增强工程水泥基复合材料（Engineered Cementitious Composites,ECC）作为饰面层,通过四点弯曲试验研究夹心保温复合墙板的抗弯性能,影响因素包括保温材料类型、保温层厚度、面层厚度、纤维编织网处理方式、有无连接件和连接件角度.结果表明：增大保温层厚度对墙板抗弯承载力和延性的影响不大,但能够提高墙板的组合程度;发泡聚苯乙烯（Expanded Polystyrene,EPS）保温板与ECC基体的黏结性能更好,墙板的组合程度也更高,但EPS自身的受力性能和刚度较差,使得墙板的承载能力较低;纤维编织网经过浸渍和浸胶黏砂处理会降低墙板的承载能力,但浸胶黏砂处理能提高ECC基体与纤维编织网的黏结从而改善墙板的延性;连接件的存在能够提高墙板的组合性能,并且减小连接件角度或者增大面板厚度有助于提升墙板的抗弯刚度、承载能力和组合性能,但会导致墙板的延性下降.最后,推导了纤维编织网增强ECC（Textile Reinforced ECC,TRE）夹心保温墙板抗弯承载力计算公式,并将计算结果与试验结果进行对比,结果表明提出的计算方法具有一定的可行性.     

傅里叶变换红外光声光谱法在纺织上应用

本文叙述了傅里叶变换红外光声光谱法(FTIR-PAS)的基本原理及其在纺织上应用。研究了组合浆料中变性聚乙烯醇的定量测定、涤棉混纺纤维中涤纶的定量测定、苎麻及甲壳素经碱处理后的光谱性质的变化。研究结果表明,以变性聚乙烯醇C=O基团的伸缩振动1570cm~(-1)吸收峰可作为定量测定变性聚乙烯醇的依据。以涤纶分子结构中羰基伸缩振动1725cm~(-1)峰高与纤维分子结构中碳氢键伸缩振动2915cm~(-1)峰高的比值,可定量测定涤棉混纺纤维中涤纶含量。苎麻经碱处理后,非晶谱带898cm~(-1)度明显增加,晶区谱带1430cm~(-1)强度明显下降,其变化程度取决于碱浓度。甲壳素的酰胺吸收峰1555cm~(-1)随碱处理浓度、温度和时间的增加而下降。与常规的红外吸收光谱法相比较,傅里叶变换红外光声光谱法具有无损快速的优点,适宜于制作困难的试样。     

液相浸渗中纤维非润湿性的处理

纤维与金属液的非润湿性是液相浸渗制造纤维增强金属基复合材料的主要障碍之一。实验发现纤维的非润湿性使其在自然排布时的浸渗缺陷必须存在。通过提高液相浸渗压力可以改善复合材料的浸渗效果,但仍有细小的浸渗缺陷必然存在。通过提高液相浸渗压力可以改善复合材料的浸渗效果,但仍有细小的浸渗缺陷无法消除,采用颗粒与纤维的混杂使纤维丝相互分离,消除了充填“死角”而使纤维束内完整充填并且均匀分布,提高浸渗压力和混杂预制     

纤维增强复合材料横向剪切模量

考虑界面层的影响对外方内圆模型采用边界无法计算了纤维增强复合材料沿材料２－、３－主方向的横向剪切模量Ｇｓｑ（０°）和与２－、３－方向成４５°方向的横向剪切模量Ｇｓｑ（４５°）,同时还对六角形模型计算了与２－、３－主方向成４５°方向的剪切模量Ｇｈｅ（４５°）,得到了横向剪切模量随纤维体积含量Ｖｆ的变化规律．计算所得Ｇｓｑ（０°）要比Ｇｓｑ（４５°）低得多,这表明横向剪切模量也呈各向异性,但两者均在该横向剪切模量上下限的范围内,并且两种不同代表性计算单元计算得到的Ｇｓｑ（４５°）和Ｇｈｅ（４５°）是一致的．     

声发射技术在纤维缠绕壳体水压实验中的应用

利用声发射（ＡＥ）技术跟踪监测了纤维缠绕壳体（ＦＷＣ）水压实验（ＷＰＥ）过程．分析了纤维缠绕壳体随着水压的增加从基体开裂、层间分层及纤维断裂到最终破坏的过程与声发射信号的关系;研究了在纤维缠绕壳体水压过程中出现的两次声发射峰所对应的压强与壳体爆破压强的关系．弄清了纤维缠绕壳体从细观损伤到宏观破坏的机理,为纤维缠绕壳体的设计及其理论分析提供了实验依据．     

鸣禽栗Wu前脑高级发声中枢及其架区的纤维联系

用ＣＢ－ＨＲＰ顺、逆行追踪的方法,研究了鸣禽栗Ｗｕ前脑高级发声中枢（ＨＶＣ）及其周围架区的传入,传出投射,结果表明,ＨＶＣ接受丘脑葡萄形核、新纹状体前部巨细胞核内侧部,新纹状体界面核的传入投射,并发出纤维投射至旁嗅叶的Ｘ区和古纹状体粗核（ＲＡ）;还通过架区间接联系听区复合体（Ｌ区）及脑桥的蓝斑核等。     

添加纤维二糖,淀粉水解液对纤维素酶制备的影响

里氏木霉（ＴｒｉｃｈｄｅｒｍａｒｅｓｅｉＲｕｔＣ３０）以经蒸汽爆破预处理的玉米秆为底物制备纤维素酶,产酶ｐＨ值维持在５．０左右,底物浓度为３．７５％（玉米秆,干基）时,产酶３天,滤纸酶活力和纤维二糖酶活力达１．７６ＩＵ／ｍＬ和０．３８ＩＵ／ｍＬ,纤维二糖酶活力高,酶水解得率达８０．２％;在试验培养基中添加纤维二糖对纤维素酶的合成具有抑制作用,培养基中添加纤维二糖浓度在０．２５～１．５０ｇ／Ｌ时,滤纸酶活力和纤维二糖酶活力同时下降３０％～４０％;淀粉水解液对纤维毒酶合成的影响是由葡萄糖的抑制和复合糖的诱导共同作用的结果,在用本研究培养基制备纤维酶过程中添加淀粉水解液,从经济角度来说是不适宜的。