Name: Ahşap Tabanlı Yüksek Performanslı Kompozitlerin İmalatı ve Tasarımı (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-11-09T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 8 s
Description: Öğrenin, linyitlenmiş ahşabın kapalı kalıp ve vakum işlemiyle yoğunlaştırılması yöntemini. Bu sürdürülebilir biyokompozit, otomotiv endüstrisinde yüksek performanslı malzeme olarak uygulama potansiyeli taşır.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Yazarlar gözenekli kalıpların 3D baskı için Silvan Gantenbein teşekkür ederiz.

1. Ahşap kaplamaların delignification
NOT: Bu ayrıştırma protokolü Frey ve ark. 20186 ve Segmehl ve ark. 201813tarafından yayınlanan önceki çalışmalarımızı temel almıştır.
<ol><li>Paslanmaz çelik numune tutucuyu kristalize bir tabağa veya bir kabın altına yerleştirin ve numune tutucunun altına manyetik bir karıştırma çubuğu yerleştirin. Ahşap kaplamaları tutucunun üzerine yığve metal kafesler veya metal kafes çizgilerle ayırın(Şekil 2A). Burada 1,5 mm. Ahşap türleri ve tipi (teğet, radyal, döner kesme kaplama) kalınlığında radyal kesim ladin kaplamalar kullanıyoruz ve kaplama kalınlığı çeşitlendirilebilir.</li>
	<li>Hidrojen peroksitin 1:1 hacimkarışımını hazırlayın (0 wt) ve buzul asetik asit ve kaplamalar tamamen kaplı olana kadar kristalize çanak içine karışımı dökün. Kaplamaları çözeltide tutmak için cam kapları (örn. Petri kabı) kullanın. 150 rpm karıştırarak oda sıcaklığında (RT) bir gecede çözelti içinde ıslatın örnekleri.</li>
	<li>Çözeltiyi 80 °C'ye ısıtın ve tam delignifikasyon için reaksiyonu 6 saat çalıştırın. Numune kalınlığına bağlı olarak delignifikasyon süresini ayarlayın.</li>
	<li>Delignification sonra, boş bir kabın içine delignification çözeltisi dökün ve bertaraf etmeden önce soğumasını bekleyin. Delignified kaplamaları deiyonize suyla birden fazla kez hafifçe durulayın. Daha sonra, kristalize çanak (beher) deiyonize su ile doldurarak karıştırmadan kaplamaları yıkamaya devam edin. 5'in üzerindeki yıkama suyunun pH değerine ulaşılına kadar suyu günde iki kez değiştirin(Şekil 2B).</li>
	<li>Selüloz iskelesi oldukça kırılgan olduğu için ıslak delignified ahşap kaplamaları özenle tlayın. Taşıma ve draping desteği olarak metal bir kafes kullanın (Şekil 4).</li>
</ol><img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60327/60327fig2a.jpg"> Şekil 2: Delignification kurulum. (A)Numune tutucunun üzerine yığılmış metal örgü numune tutucu ve ahşap kaplamalarla kristalize çanak. Metal örgü şeritleri ayrı kaplamaları birbirinden ayırır. (B) Yıkama işlemi sırasında su ile kaplanmış kaplamalar. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60327/60327fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
2. Depolama ve "selüloz prepreg" üretimi
<ol><li>2-3 hafta içinde ıslak delignified ahşap örnekleri işleme düşünün. Alternatif olarak, malzemeyi etanol (EtOH) içinde uzun süreli depolama için koruyun veya metal meshes arasındaki levhaları kurutun.</li>
	<li>Kuru, düz selüloz tabakaları ("selüloz prepregs") e bağıl nem (RH) altında saklayın. Daha fazla şekillendirme ve işleme önce suda yaprak rewet.</li>
</ol>3. Kapalı kalıplarda delignified ahşap yoğunlaştırma ve şekillendirme
<ol><li>Su giderici ve yeterli kurutma sağlamak için açık gözenekli bir malzemeden (örn. seramik kalıplar, gözenekli 3D baskılı polimer kalıplar) yapılmış kapalı kalıplar kullanın. Gözenek boyutları, son kompozit parçanın pürüzsüz bir yüzeyini elde etmek için özellikle yüzeye doğru 2 mm'nin altında olmalıdır.</li>
	<li><li> </li><li></ol><ol><li></li><li> </li><li></li><li> </li><li></li></ol><img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60327/60327fig3a.jpg"> <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60327/60327fig3large.jpg" target="_blank"></a><ol><li> </li><li> </li><li></li></ol><ol><li></li><li></ol>

<ol><li>Joshi, S. V., Drzal, L. T., Mohanty, A. K., Arora, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Are+natural+fiber+composites+environmentally+superior+to+glass+fiber+reinforced+composites%3F%5BTitle%5D)+AND+%22Composites+Part+A%3A+Applied+Science+and+Manufacturing%22%5BJournal%5D)">Are natural fiber composites environmentally superior to glass fiber reinforced composites?</a> Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 35 (3), 371-376 (2004).</li>
<li>Mohanty, A. K., Misra, M., Drzal, L. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sustainable+Bio-Composites+from+Renewable+Resources%3A+Opportunities+and+Challenges+in+the+Green+Materials+World%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Polymers+and+the+Environment%22%5BJournal%5D)">Sustainable Bio-Composites from Renewable Resources: Opportunities and Challenges in the Green Materials World.</a> Journal of Polymers and the Environment. 10 (1), 19-26 (2002).</li>
<li>Mohanty, A. K., Vivekanandhan, S., Pin, J. M., Misra, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Composites+from+renewable+and+sustainable+resources%3A+Challenges+and+innovations%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Composites from renewable and sustainable resources: Challenges and innovations.</a> Science. 362 (6414), 536-542 (2018).</li>
<li>Pickering, K. L., Efendy, M. G. A., Le, T. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+of+recent+developments+in+natural+fibre+composites+and+their+mechanical+performance%5BTitle%5D)+AND+%22Composites+Part+A%3A+Applied+Science+and+Manufacturing%22%5BJournal%5D)">A review of recent developments in natural fibre composites and their mechanical performance.</a> Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 83, 98-112 (2016).</li>
<li>Woigk, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interface+properties+and+their+effect+on+the+mechanical+performance+of+flax+fibre+thermoplastic+composites%5BTitle%5D)+AND+%22Composites+Part+A%3A+Applied+Science+and+Manufacturing%22%5BJournal%5D)">Interface properties and their effect on the mechanical performance of flax fibre thermoplastic composites.</a> Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 122, 8-17 (2019).</li>
<li>Frey, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Delignified+and+Densified+Cellulose+Bulk+Materials+with+Excellent+Tensile+Properties+for+Sustainable+Engineering%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+%26+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Delignified and Densified Cellulose Bulk Materials with Excellent Tensile Properties for Sustainable Engineering.</a> ACS Applied Materials & Interfaces. 10 (5), 5030-5037 (2018).</li>
<li>Frey, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tunable+Wood+by+Reversible+Interlocking+and+Bioinspired+Mechanical+Gradients%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Science%22%5BJournal%5D)">Tunable Wood by Reversible Interlocking and Bioinspired Mechanical Gradients.</a> Advanced Science. 6, 1802190(2019).</li>
<li>Yano, H., Hirose, A., Collins, P., Yazaki, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+the+removal+of+matrix+substances+as+a+pretreatment+in+the+production+of+high+strength+resin+impregnated+wood+based+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Materials+Science+Letters%22%5BJournal%5D)">Effects of the removal of matrix substances as a pretreatment in the production of high strength resin impregnated wood based materials.</a> Journal of Materials Science Letters. 20 (12), 1125-1126 (2001).</li>
<li>Song, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Processing+bulk+natural+wood+into+a+high-performance+structural+material%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Processing bulk natural wood into a high-performance structural material.</a> Nature. 554 (7691), 224(2018).</li>
<li>Shams, M. I., Yano, H., Endou, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Compressive+deformation+of+wood+impregnated+with+low+molecular+weight+phenol+formaldehyde+%28PF%29+resin+I%3A+effects+of+pressing+pressure+and+pressure+holding%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Wood+Science%22%5BJournal%5D)">Compressive deformation of wood impregnated with low molecular weight phenol formaldehyde (PF) resin I: effects of pressing pressure and pressure holding.</a> Journal of Wood Science. 50 (4), 337-342 (2004).</li>
<li>Yano, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Potential+strength+for+resin-impregnated+compressed+wood%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Materials+Science+Letters%22%5BJournal%5D)">Potential strength for resin-impregnated compressed wood.</a> Journal of Materials Science Letters. 20 (12), 1127-1129 (2001).</li>
<li>Keplinger, T., Wang, X., Burgert, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanofibrillated+cellulose+composites+and+wood+derived+scaffolds+for+functional+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Materials+Chemistry+A%22%5BJournal%5D)">Nanofibrillated cellulose composites and wood derived scaffolds for functional materials.</a> Journal of Materials Chemistry A. 7 (7), 2981-2992 (2019).</li>
<li>Segmehl, J. S., Studer, V., Keplinger, T., Burgert, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+Wood+Derived+Hierarchical+Cellulose+Scaffolds+for+Multifunctional+Applications%5BTitle%5D)+AND+%22Materials%22%5BJournal%5D)">Characterization of Wood Derived Hierarchical Cellulose Scaffolds for Multifunctional Applications.</a> Materials. 11 (4), 517(2018).</li>
<li>Maurer, H. W., Kearney, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Opportunities+and+challenges+for+starch+in+the+paper+industry%5BTitle%5D)+AND+%22Starch-St%C3%A4rke%22%5BJournal%5D)">Opportunities and challenges for starch in the paper industry.</a> Starch-Stärke. 50 (9), 396-402 (1998).</li>
</ol>

Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.

Yüksek performanslı, delignified ahşap bazlı kompozitler elde etmek ve olası yeniden kullanım ve geri dönüşüm stratejilerini önermek için çok yönlü üretim teknikleri salıyoruz. Kapalı kalıp işleme, su doymuş durumda işlenemediği için malzemenin ön koşullandırmasını ön koşullandırmaya neden olur. Ancak kapalı kalıp işleminden yararlanmak, özellikle vakum kurulumu yoksa veya her iki tarafta güzel (pürüzsüz) bir yüzey kaplaması isteniyorsa tercih edilen yöntem olabilir.
Delignified ahşap açık kalıp vakum işleme basit ve ölçeklenebilir bir yaklaşımla su doymuş numunelerin şekillendirme, yoğunlaştırma ve kurutma birleştirilmesi için izin verir. Bu teknik karmaşık geometrilerin üretimi için geçerlidir ve kapalı kalıp prosesleri için ölçeklenebilir bir alternatif sunar. Biz katmanlar arasında yapıştırıcı olarak nişasta kullanarak delignified ahşap kaplamalar istifleme kompozitler ürettik. İlk kalınlığın dörtte birine kadar yoğunlaşma, 8 katmanlı kalın kompozit parçanın 2,5 mm'lik son kalınlığıyla sonuçlandı. Vakum işleminde daha yumuşak bir yüzey kaplaması elde etmek için kapalı gözenekli bir kalıp kullanımı uygun bir alternatif olabilir.
Her iki işleme yöntemi için delaminasyon riskini azaltmak için delignified ahşap tabakalar arasında yapışkan bir sistem kullanılmasını öneririz. Verilen örnek için, kağıt torbalar gibi kağıt ve kağıt ürünleri için iyi bilinen biyo-bazlı tutkal olduğu ve su bazlı olduğu için nişasta yı seçiyoruz. Gelecekteki çalışmalar, kurutma ve lif akış sapmaları açısından mevcut sınırlamaları gidermek için kalın laminatların imalatı üzerinde durulacaktır.
Genel olarak, delignified ahşap vakum işleme büyük ölçekli yoğun selüloz elyaf kompozit kolay ve hızlı üretim potansiyeline sahiptir. Uygun kaplamalar, su kararlı yapıştırıcı sistemleri veya kimyasal modifikasyon uygulayarak malzemenin dayanıklılık sorunu giderilmesinden sonra, olası endüstriyel uygulamalar kapı panelleri, zeminler ve panolar gibi otomotiv bileşenleri içerebilir. Malzememiz, daha iyi yakıt verimliliği için ağırlığı azaltmak ve geri dönüştürülebilirliği artırmak için metallerin veya elyaf takviyeli kompozitlerin yerini alabilir.

Üstün mekanik özelliklere sahip yeni doğal elyaf (NF) tabanlı kompozitlerin geliştirilmesi, cam elyaf kompozitleri1,2,3gibi mevcut sentetik sistemler için sürdürülebilir alternatifler olabileceğinden, malzeme biliminin ana görevlerinden birini temsil eder. Geleneksel NF kompozitler yanı sıra (keten, kenevir, kenaf, vb)4,5, matris bileşenlerinin kısmi veya tamamen kaldırılmasından sonra ahşap yoğunlaştırma son yıllarda artan dikkat aldı6,7,8,9,10,11. Yukarıdan aşağıya üretim yolu, toplu ahşap yoğunlaştırma ardından ayrıştırma dayalı, kavramsal olarak posa ve bulamaç bazlı ürünler için oldukça karmaşık aşağıdan yukarıya süreçleri aykırıdır12. Posa ve bulamaç bazlı ürünlerde, lifler işlemde ayrıldığından yararlı ahşap elyaf hizalama tutulmaz. Buna karşılık, yukarıdan aşağıya bir süreç elde edilen yapı istinat lı delignified ahşap, yeni malzeme içine hizalanmış selüloz lifleri ile sofistike mimarisi aktarMaktadır. Elyaf hizalama bozulmaları olmadan delignified ahşap yoğunlaştırma elde etmek için, yeni işleme yolları geliştirilmelidir.
Su doymuş delignified ahşap örnekleridoğrudan yoğunlaştırma yoğunlaştırma sırasında bir karşı basınç oluşturur ıslak örnek-doğal serbest su nedeniyle sınırlı bir yoğunlaşma derecesi, çatlaklar ve lif hizalama bozulmaları yol açar. Yoğunlaştırma üzerine yapısal bütünlük kaybını önlemek için mevcut çözümler kısmen delignified ahşap kullanımı yüksek sıcaklıkyoğunlaşma 9 veya önceden delignified ahşap ön kurutma 6 takip içerir6. Her iki yöntem de komşu hücreler arasındaki bağlantıyı artırmak, ya tutkal veya hücreler arasında serbest su kaldırma gibi davranan kalan lignin nedeniyle.
Her iki durumda da, tasarım uygulamalarını sınırlayan daha az biçimlendirme oluşur; gerekli numune ön koşullandırması da daha uzun işlem sürelerine yol açar. Bu nedenle, şekillendirme ve yoğunlaşmayı tek bir adımda birleştiren hızlı ve ölçeklenebilir bir işlem gereklidir.
Bu bağlamda, burada açık/kapalı kalıp yoğunlaştırma ve vakum işleme delignified ahşap basit ve ölçeklenebilir bir yaklaşım şekillendirme, yoğunlaşma ve kurutma birleştirmek için yöntemler olarak savuruyoruz. Şekil 1, bu çalışmada açıklanan teknikler kullanılarak elde edilen, delignified yoğun ahşap kompozit parçaları göstermektedir.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60327/60327fig1a.jpg"> Şekil 1: Delignified yoğun ahşap kompozit parçalar örnekleri. (A) Kapı paneli, (B) yan ayna, (C) bir arabanın kapı kolu, (D) ortez, (E) açık kask ı ve (F) bir arabanın takometre kapağını keser. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60327/60327fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>

<table><tbody><tr><td>Asetik asit</td><td>VWR Kimyasalları</td><td>20104.312</td><td></td></tr><tr><td>Havalandırma</td><td>Suter Kunststoffe AG</td><td>923.015</td><td></td></tr><tr><td>Akış ağı/boşaltma Suter</td><td>Kunststoffe AG</td><td>180.007</td><td></td></tr><tr><td>Alçı</td><td>Suter Kunststoffe AG</td><td>115.3002</td><td></td></tr><tr><td>Hidrojen peroksit, %30</td> <td>VWR Kimyasalları</td><td>23622.298</td><td></td></tr><tr><td>Fırın</td><td>Bağlayıcı GmbH</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Pres</td><td>Imex Technik AG</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Conta bandı</td><td>Suter Kunststoffe AG</td><td>31344</td><td></td></tr><tr><td>Paslanmaz çelik hasır</td><td>Drawag AG</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Nişasta</td><td>Agrana Beteilungs AG</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tekstil, soyma katı</td><td>Suter Kunststoffe AG</td><td>222.001</td><td></td></tr><tr><td>Vakum torbası</td><td>Suter Kunststoffe AG</td><td>215.15</td><td></td></tr><tr><td>Vakum torbası, elastik</td><td>Suter Kunststoffe AG</td><td>390.1761</td><td>karmaşık şekiller için elastik vakum torbası</td></tr><tr><td>Vakum pompası</td><td>Vacuumbrand</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Vakum tüpü</td><td>Suter Kunststoffe AG</td><td>77008.001</td><td></td></tr><tr><td>Ahşap kaplamalar</td><td>Bollinger AG</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

ahşap tabanlı yüksek performanslı kompozitlerin İmalatı ve tasarımı

Fabrication and Design of Wood-Based High-Performance Composites

Delignified yoğun ahşap mükemmel mekanik özellikleri nedeniyle, cam elyaf takviyeli kompozitler gibi sentetik malzemelerin yerine potansiyeline sahip yeni bir umut verici ve sürdürülebilir malzemedir. Delignified ahşap, ancak, taşıma ve şekillendirme zorlu kılan ıslak bir durumda oldukça kırılgandır. Burada iki üretim süreçleri, kapalı kalıp yoğunlaştırma ve vakum yoğunlaştırma, yüksek performanslı selüloz kompozitler delignified ahşap dayalı üretmek için, onların avantajları ve sınırlamaları bir değerlendirme de dahil olmak üzere salıyoruz. Ayrıca, kompozitlerin yaşam sonu döngüsünde nasıl yeniden kullanılabileceğini veya ayrıştırılabildiğini gösteren stratejiler öneriyoruz. Kapalı kalıp yoğunlaştırma, ayrıntılı laboratuvar ekipmanına ihtiyaç duyulmaması avantajına sahiptir. Basit vida lı kelepçeler veya pres yoğunlaşma için kullanılabilir. Biz basit geometriler ve eğrilik büyük yarıçapı ile küçük parçalar için bu yöntemi öneririz. Bir açık kalıp işleminde vakum yoğunlaştırma eğrilik küçük yarıçapları da dahil olmak üzere büyük nesneler ve karmaşık geometriler için uygundur. Kapalı kalıp süreci ile karşılaştırıldığında, açık kalıp vakum yaklaşımı sadece tek bir kalıp boşluğu üretimi gerekir.

Odun kaplamalarının nemlendirilmesi ve işlenmesi.
Tam delignification yaklaşık% 40 bir kitle azalma ve% 65 RH6kurutma sonra yaklaşık% 20 hacim azalmasına yol açar. Lignin yanı sıra, hemiseluloses bir kısmını da kaldırılır alır. Bu bileşenlerin çıkarılması kırılgan bir selüloz materyali ile sonuçlanır (bkz. Şekil 4). Metal meshes destekler olarak kullanarak işleme ve draping kolaylaştırır.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60327/60327fig4a.jpg"> Şekil 4: Islı halde delignified ahşap işleme. (A) Kırılgan delignified ahşap ıslak durumda. (B) Malzemenin taşınması, taşıma için metal bir kafes veya(C)malzemenin kalıba draping için kullanılması yla kolaylaşır. (D) Gözenekli 3D baskılı bir kalıbın üzerine örtülmüş odun. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60327/60327fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
Yoğunlaştırma ve kapalı kalıplarda delignified ahşap şekillendirme.
Su doymuş delignified ahşap yoğunlaştırma(Şekil 5A-C)talep ediyor, iskelede serbest su yoğunlaştırma üzerine bir sayaç basıncı oluşturur ve malzeme işleme sırasında akmasını sağlar gibi. Bu son malzemede lif sapmalarına ve çatlaklara neden olur(Şekil 5B,C).<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60327/60327fig5a.jpg"> <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60327/60327fig5large.jpg" target="_blank"></a><img alt="Table 1" src="/files/ftp_upload/60327/60327table1.jpg"><img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60327/60327fig6a.jpg"> <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60327/60327fig6large.jpg" target="_blank"></a><img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60327/60327fig7a.jpg"> <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60327/60327fig7large.jpg" target="_blank"></a><img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60327/60327fig8a.jpg"> <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60327/60327fig8large.jpg" target="_blank"></a><img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60327/60327fig9a.jpg"> <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60327/60327fig9large.jpg" target="_blank"></a>

Delignified yoğun ahşap kısmen doğal elyaf takviyeli yerine büyük potansiyele sahip yeni bir umut verici hafif, yüksek performanslı ve biyo-tabanlı malzeme temsil eder- veya cam elyaf takviyeli kompozitgelecekte. Burada iki çok yönlü üretim yolları mevcut ve karmaşık kompozit parçalar oluşturmak için olasılığını göstermektedir.

Ahşap Tabanlı Yüksek Performanslı Kompozitlerin İmalatı ve Tasarımı

Delignified densified wood is a new promising and sustainable material that possesses the potential to replace synthetic materials, such as glass fiber ...

Bu videoda, yeni bir hafif, yüksek performanslı ve biyo-bazlı malzemeyi temsil eden yoğun, delignified ahşap imalatını gösteriyoruz. Sunulan, kapalı kalıp yoğunlaştırma ve belirli vakum işleme basit ve ölçeklenebilir bir yaklaşım şekillendirme, yoğunlaşma ve kurutma birleştirir. Yoğun, selüloz malzeme diğer bitki elyaf veya cam elyaf kompozitler için cazip bir alternatif olabilir, ve potansiyel otomotiv sektöründe uygulama bulabilirsiniz.Başlamak için, bir kristalize çanak paslanmaz çelik örnek tutucu monte ve örnek tutucu altında bir manyetik, karıştırma çubuğu yerleştirin. Bir nokta beş milimetre kalınlığında, radyal kesim ladin kaplamaları tutucunun üzerine yığın ve bunları metal kafesler veya metal kafes çizgilerle ayırın. 30 ağırlık yüzde hidrojen peroksit ve buzul asetik asit bire bir hacim karışımı hazırlayın ve kaplamalar tamamen kaplı olana kadar kristalize çanak içine karışımı dökün.150 rpm karıştırarak oda sıcaklığında bir gecede çözelti içinde numuneleri ıslatın. Sabah, karıştırma plakası üzerinde 80 santigrat derece çözelti ısı ve tam delignification için altı saat boyunca reaksiyon çalıştırın. Numune kalınlığına bağlı olarak delignifikasyon süresini ayarlayın.Delignification sonra, boş bir kabın içine delignification çözeltisi dökün ve bertaraf etmeden önce soğumasını bekleyin. Delignified kaplamaları deiyonize suyla birden fazla kez hafifçe durulayın. Daha sonra, karıştırmadan kaplamaları yıkamaya devam etmek için kristalize çanak deiyonize su ile doldurun.Yıkama suyu beşin üzerinde bir pH ulaşana kadar günde iki kez su değiştirin. Islak, delignified kaplamaları iki ila üç hafta içinde işlayın veya alternatif olarak, depolama için metal kaplamalar arasındaki levhaları kurutun. Açık, gözenekli bir malzemeden yapılmış kalıpları kullanın.Örneğin, seramik kalıplar veya gözenekli, 3D baskılı polimer kalıplar su kaldırma ve yeterli kurutma sağlamak için. Santimetre aralığındaki eğrilik yarıçapı veya düzlem yapıları için, yüzde 95 bağıl nemde, 20 santigrat derecede şartlandırılmış numuneler kullanın. Daha küçük eğrilik yarıçapı için, kaplamayı su doymuş halde takın.Dökümlü malzemeyi açık bir kalıpta yüzde 95 bağıl nemde önceden kurutun veya boş suyu çıkarmak için 65 derecede 65 derecede bir fırında ki malzemeyi önceden kurutun. Vida kelepçeleri kullanarak kapalı kalıptaki kaplamayı yoğunla. Kalıbı 65 derecede fırına koyarak kurutma işlemini hızlandırın.Tam kurutuldıktan sonra kompozit parçanın kalıbını kurutun ve yeni bir çalışma için kalıbı yeniden kullanın. Kurutmayı sağlamak için, kalıbın üstünde veya delignified ahşabın üzerinde gözenekli bir tabaka içeren gözenekli, açık bir kalıp veya gözeneksiz bir kalıp kullanın. Kalıbı kontaminasyondan korumak için bir tekstil katmanı uygulayın.Daha sonra, tekstil üstüne bir su doymuş delignified kaplama perde ve ikinci bir tekstil tabakası ve bir akış örgü ile kaplayın. Bir paslanmaz çelik plaka üstüne kalıp yerleştirin, sızdırmazlık bandı ve vakum boru uygulamak ve bir vakum torbası ile kalıp sarın. Gözenekli tabaka vakum borusu için su akışını sağlar.Kompozitin kurutulması ve aynı anda insifikasyonu için bir vakum uygulayın. Hızlandırılmış kurutma için, 65 santigrat derece yüksek sıcaklıkta bir fırın içine kurmak yerleştirin. Vakum pompasına su girmesini önlemek için soğuk tuzaklar kullanın.Vakum açın ve eksi iki milibar on basınç aralığında yağ pompası tutun. Kurutundıktan sonra, kuru kompozit kalıp ve yeni bir kompozit parçası için kurulan kalıp ve vakum yeniden kullanın. Geleneksel kompozit üretimde olduğu gibi katmanların lif yön açısını seçin ve kalın, çok katmanlı kompozit parçaları yatarak üretin.Su bazlı yapıştırıcı uygulayarak delignified ahşap tabakaları arasındaki bağı artırın, örneğin, draping işlemi sırasında katmanlar arasında 16 nokta 5 ağırlık nişasta çözeltisi. Yoğunlaşma ve kurutmadan sonra kompozit parçanın ve makinenin kalıplarını elle veya standart ahşap takımlarla tamamlayın. Geri dönüşüm için, suda delignified ahşap kompozit yerleştirin ve malzeme parçalanır sağlar.Daha sonra, yeni bir ürün elde etmek için hamuru malzeme yeniden şekillendirin. Tam delignification ıslak durumda kırılgan, şekil ve şellozuz malzeme ile sonuçlandı. Su doymuş delignified ahşap kapalı kalıp yoğunlaştırma iskelede serbest su nedeniyle son malzeme lif sapmaları ve çatlaklar neden oldu.Nemli, önceden koşullandırılmış delignified ahşap ile, makul şekli muhafaza edildi ve yoğunlaştırma lif hizalama bozulmaları ve kusurları yol açmadı. Açık kalıp işlemi bir alçı kalıp su doymuş delignified ahşap kaplamalar yerleştirerek bir kask üretmek için kullanılmıştır. İki dış tabakanın altıgen pullarla draping'i, iç dört tabakanın 90'ın üzerinde bir sıfır anına draping ilerler.Vakum ile parçanın yoğunlaşması ve kurutulmasından sonra, kuru kısım kalıptan arındırıldı ve bir kesici ile tamamlandı. Vakum işleme sırasında olası sorunlar büzülme veya eksik kurutma neden olduğu küçük çatlaklar, oluşumunu içerir. Selüloz nişasta kompozit suda parçalanmaya olanak sağlayan tüm biyo-bazlı.Parçalanmadan sonra, lifli bulamaç yeni lif bazlı ürünlerin üretimi için kullanılmıştır. Delignified ahşap liflerin bozulması toprak ve su dolu bir Petri kabına yerleştirilerek elde edilmiştir. Farklı biyolojik degradasyon dereceleri bir gün, sekiz gün ve 26 gün sonra gösterildi.Başarılı delignified ahşap yoğunlaştırma için en önemli faktör uygulanan yoğunlaşma tekniği için uyarlanmış selüloz malzemenin uygun nem durumunu sağlamaktır. Karmaşık şekiller, büyük ölçekli üretim için, eşzamanlı yoğunlaşma ve kurutma için izin, bizim yeni geliştirilen, vakum şekillendirme tekniği kullanmanızı öneririz. Delignified ahşap çok yönlü bir malzemedir.Yüksek performanslı bir malzeme olarak potansiyel uygulamasına ek olarak, daha çekici ve farklı tasarım seçenekleri sunar.

fabrication-and-design-of-wood-based-high-performance-composites

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

Bu araştırmanın amacı, tabaka-katman nanocellulose fibrillerin montaj ve seyreltik sulu süspansiyonlar monte izole edilmiş lignin kullanılan sentetik bitki hücre duvarı doku oluşturmaktır. Kuartz kristali mikro-ve atomik kuvvet mikroskopisi yüzey ölçüm teknikleri, polimer-polimer nanokompozit materyalin oluşumunu izlemek için kullanıldı.

Nanocellulose, Lignin Fabrikasyon Serbest duran Filmler ve Sentetik polikatiyon: Biomimicking Wood Doğru

Bir kağıt yapma işlemi kullanılarak sert ve sağlam bir kısa doğal elyaf preforme üretimi için yeni bir yöntem sunulmaktadır. Bakteriyel selüloz gevşek lifler için bağlayıcı olarak hareket eder ve aynı zamanda elyaf ön-parçaları için sertlik sağlar. Bu preform Gerçekten yeşil hiyerarşik kompozit malzemelerin üretilmesi için bir reçine ile infüze edilebilir.

Binder Bakteriyel Selüloz kullanmak Sağlam Doğal Elyaf preform üretim

Reçine zengin alan ortadan kaldırarak kompozit yüzey üzerinde çıplak lifleri ortaya çıkarmak için bir protokol sunulmuştur. Lifler ve kompozitler, imalat sırasında değil sonrası yüzey işlem tarafından sunulur. Maruz kalan karbon kompozit kalınlığı ile yön ve yüksek mekanik özelliği yüksek elektriksel iletkenlik sergi.

Deneysel yeni bir bileşik imalat yöntemi uygulanması: bileşik yüzeyi yumuşak katman yöntemi tarafından çıplak lifleri ortaya

Bileşik laminat imal etmek vakum çanta iş konsolidasyon baskı uygulamak için yeni bir yöntem açıklanır. Bu iletişim kuralının amacı laminat ıslak iş vakum çanta yöntemi tarafından fabrikasyon kalitesini artırmak için bir basit, uygun maliyetli teknik geliştirmektir.

Mıknatıs kompozit üretim destekli: Vakum çanta/Lay-yukarıya oluşum yüksek konsolidasyon basıncı elde etmek için esnek yeni bir teknik

Bu çalışmada, plastik güneş araç monokok şasi, yaprak yay odaklanarak ayrıntılı ve bir çarpışma sırasında bir bütün olarak araç test bir tam-karbon elyaf takviyeli yapısal tasarım süreci çeşitli yönleri ile ilgili.

Yapısal tasarım ve üretim Kruvazör güneş araç sınıfı

İkincil malzeme akışlarının üretim için potansiyel hammaddeleri içerdiği gösterilmiştir. Burada sunulan bir hammadde olarak CDW-plastik atık tespit edildiği bir protokol, çeşitli işleme adımları (aglomerasyon, ekstrüzyon) takip. Sonuç olarak kompozit malzeme üretildi ve mekanik özellikler analiz edildi.

İnşaat ve Yıkım Atık Plastik Fraksiyonlarının Ahşap-Polimer Kompozit Özellikleri Üzerine Etkisi

Lignoselülozik biyokütle üzerinde verimli bir termo-mekano-kimyasal ön işlem sağlamak için çok yönlü bir çift vidalı ekstrüzyon işlemi geliştirilmiştir ve bu da ortalama fiber en boy oranının artmasına neden olur. Doğal bir bağlayıcı, fiber rafine edildikten sonra sürekli olarak eklenebilir ve elde edilen ekstrüde malzemenin sıcak preslenilmesinden sonra geliştirilmiş mekanik özelliklere sahip biyo bazlı fiberboardlara yol açabilir.

Yenilenebilir Fiberboard Üretmek için İki Vidalı Ekstrüzyon Prosesi

Bu makale, ıslak el yatırma/vakum torbası yöntemi kullanılarak elde edilen elyaf takviyeli polimer matrisli kompozit laminatlar için bir üretim sürecini açıklamaktadır.

Farklı İmalat İşlemleri ile Elde Edilen Cam Elyaf Takviyeli Polimer Kompozit Laminatların Mekanik Özelliklerinin Ölçülmesi

Biz tasarım, imalat, ve geleneksel photoconductive yayıcılar göre büyüklüğü daha yüksek Terahertz güç seviyeleri iki sipariş sunuyoruz plasmonik photoconductive yayıcılar, deneysel karakterizasyonu için yöntemler açıklanmaktadır.

Plasmonik Foto iletken Terahertz Vericiler Tasarımı, İmalatı ve Deneysel Karakterizasyonu

Askeri uygulamalar için yüksek patlayıcıların gelişimsel testi, teorik hesaplamaları doğrulamak için küçük ölçekli formülasyon, güvenlik testi ve son olarak patlama performans testlerini içerir. Bu makale, patlama hızı ve patlama basıncının ölçümü ile ilgili tipik geliştirme testlerini paylaşacaktır.

Yüksek performanslı Patlayıcılar Araştırma ve Geliştirme

Öğrenin, linyitlenmiş ahşabın kapalı kalıp ve vakum işlemiyle yoğunlaştırılması yöntemini. Bu sürdürülebilir biyokompozit, otomotiv endüstrisinde yüksek performanslı malzeme olarak uygulama potansiyeli taşır.

Ahşap Tabanlı Yüksek Performanslı Kompozitlerin İmalatı ve Tasarımı

Daha fazla video keşfet