Общие замечания

С развитием бамбукового процесса различные сложные формы бамбуковых ремесел предъявляют более высокие требования к гибкости и прочности бамбуковых полос. В народе, опираясь на мудрость китайского народа, естественная сушка воздуха, поджарение огня в течение десяти секунд, 10% соленой воды, приготовленной в течение 10 минут и других методов, можно улучшить гибкость и прочность бамбуковых полос. В последние годы многие ученые также провели различные эксперименты в лабораториях, чтобы изучить эффективные способы повышения гибкости и прочности бамбуковых полос и достигли значительных результатов.

Методы исследования

Чэнь Хун и другие из Нанкинского университета лесного хозяйства провели экспериментальные исследования по повышению гибкости и прочности бамбуковых полос с использованием оборудования серии Sanying Micro CT nanoVoxel - 3000. При предварительной обработке раствором NaOH в различных концентрациях бамбуковые полосы из натурального бамбука перерабатываются в сверхмягкие бамбуковые полосы с более высокой прочностью на растяжение. С помощью микроскопической КТ образец бамбука был подвергнут сканированию с высоким разрешением, чтобы получить распределение волокон внутри образца, указать на структурные изменения внутри бамбуковой полосы и дополнительно уточнить механизм усиления прочности и вязкости бамбуковой полосы за щелочной обработкой.

Основные результаты

Результаты сканирования микроскопической КТ обрабатываются программным обеспечением для получения следующих эффектов, которые позволяют четко наблюдать форму, ориентацию, размер и пространственное распределение трещин. Результаты показывают, что необработанные бамбуковые полосы при легком изгибе имеют трещины на поверхности, трещины расширяются с увеличением силы изгиба, что в конечном итоге приводит к разрыву бамбуковых полос, и трещины могут легко расширяться в направлении, перпендикулярном оси волокна. Для обработанных бамбуковых полос, несмотря на большую трещину на поверхности бамбуковых полос при сильном изгибе, трещины расширяются вдоль оси волокна, а не перпендикулярно оси. При изгибе обработанные бамбуковые полосы имеют много срезов вблизи трещин (показано зеленой стрелой), в то время как в необработанных бамбуковых полосах обнаруживается только одна или две большие трещины (показано желтой стрелой).

Результаты микроскопической КТ - томографии радиальных срезов в разных местах изгиба бамбуковых полос

(a) расположение изогнутых бамбуковых полос, (b) необработанных наружных бамбуков, (c) 15% наружных бамбуков, обработанных NaOH,

(d) Необработанный внутренний бамбук, (e) 15% обработанный NaOH внутренний бамбук

В то же время структура пористости обработанных и необработанных бамбуковых полос также различна. Как показано на рисунке ниже, обработанные наружные бамбуковые полосы имеют более высокую степень тонкостенной ткани, чем средняя часть, образуя градиент плотности, а периферийная плотность является самой высокой, а напряжение наибольшее. Эта иерархическая структура значительно повышает жесткость изгиба обработанных наружных бамбуковых полос по сравнению с относительно однородной структурой в обработанных внутренних бамбуковых полосах. При такой же обработке наружные бамбуковые полосы при изгибе сложнее ломать, чем внутренние.А.

Результаты микрокомпьютерной томографии поперечного сечения изогнутых бамбуковых полос

(a) Необработанный наружный бамбук, (b) 15% наружный бамбук, обработанный NaOH, (c) необработанный внутренний бамбук, (d) 15% внутренний бамбук, обработанный NaOH

Выводы

Микроскопическое КТ - сканирование с высоким разрешением обеспечивает трехмерную визуализацию состояния волокон внутри образца, выявляет гибкость и растягивающие свойства внутренних и наружных бамбуковых полос, обработанных при различных концентрациях щелочи. Это эффективный метод изучения микроструктуры материалов растительного волокна при различных концентрациях щелочи. Технология КТ с высоким разрешением может быть применена к аналогичным научным исследованиям.