| تعداد نشریات | 13 |
| تعداد شمارهها | 654 |
| تعداد مقالات | 6,811 |
| تعداد مشاهده مقاله | 9,644,636 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 9,089,772 |
ارزیابی خواص مکانیکی چوب شفاف مهندسی از چند گونهی پهنبرگ داخلی | ||
| پژوهشهای علوم و فناوری چوب و جنگل | ||
| دوره 32، شماره 2، تیر 1404، صفحه 85-102 اصل مقاله (1.23 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/jwfst.2025.23973.2123 | ||
| نویسندگان | ||
| حمیده عبدل زاده* 1؛ رضا سعادتی2؛ سید محمود میری تاری1 | ||
| 1استادیار، گروه صنایع چوب، دانشکده عمران، دانشگاه تربیتدبیر شهیدرجایی، تهران، ایران. | ||
| 2دانشجوی کارشناسیارشد، صنایع چوب، دانشکده عمران، دانشگاه تربیتدبیر شهیدرجایی، تهران، ایران | ||
| چکیده | ||
| سابقه و هدف: علاوه بر قیمت مناسب دلیل اصلی استفاده از پلیمرها در صنعت و ساخت سازهها، خواص مکانیکی مطلوب آن است. به این دلیل خواص مکانیکی در اکثر کاربردها دارای اهمیت بیشتری نسبت به خواص شیمیایی و فیزیکی بوده و مورد توجه میباشد. بنابراین لازم است اطلاع جامعی در رابطه با این خواص به دست آورد و چگونگی اصلاح رفتارهای مکانیکی را با کمک عوامل ساختاری زیاد پلیمرها پیگیری نمود. چوب جزء قدیمیترین مصالح ساختمانی است که به دلیل سبک بودن و مقاومت کششی بالا در راستا موازی الیاف دارای ارزش زیادی در ساخت سازهها به خصوص سازههای سبز است. تلفیق خواص مکانیکی خوب چوب با پلیمرهای مختلف از دیرباز مورد توجه محققان مختلف قرار گرفته است. کامپوزیت چوبی مختلف محصول این دیدگاه است. کامپوزیت چوبی شفاف که در صنعت اروپا و آمریکا به عنوان چوب شفاف شناخته میشود از جمله کامپوزیتهای نوظهوری هستند که به عنوان جایگزینی برای شیشه استفاده میشوند. بررسی ویژگیهای متنوع این فرآورده برای رسیدن به محصول تجاری مناسب ضروری به نظر میرسد. مواد و روشها: در تحقیق حاضر سه گونه بومی پر مصرف در ایران شامل راش، افرا و صنوبر پس از لیگنینزدایی برای ساخت کامپوزیت چوبی شفاف استفاده شدند. لیگنینزدایی روکشهای چوبی با کمک کلریت سدیم (2NaClO) در pH 6/4 انجام شد. نمونههای لیگنینزدایی شده تحت شرایط خلا با رزینهای اپوکسی (E) و پلیوینیل الکل (PVA) اشباع شدند. پلیمریزاسیون رزین PVA در دمای C˚40 درون آون و رزین اپوکسی در دمای محیط انجام شد. آزمونههای ساخته شده پس از بررسی شفافیت برای آزمون کشش در راستای الیاف آماده شد. دادهها با استفاده از تحلیل واریانس (ANOVA) تجزیه و تحلیل شدند. مقایسه میانگینها با استفاده از آزمون چند دامنهای دانکن (DMRT) با سطح اطمینان 95% انجام شد. تمام تجزیه و تحلیلها با نرمافزار SPSS انجام شد. یافتهها: نتایج نشان داد علیرغم انجام فرایند لیگنینزدایی، روکشها همچنان مقاومت کششی مطلوبی در راستا الیاف داشتند. آزمونههای شفاف گونه چوبی افرا خواص مناسبی با هر دو نوع رزین نشان داد. ویژگیهای فراوردههای ساخته شده با رزین پلیوینیل الکل بهتر از رزین اپوکسی بود. آزمونههای شاهد از پلیمر اپوکسی و پلی وینیل الکل دارای کرنش شکست بالاتری نسبت به کامپوزیتهای چوبی شفاف و سایر آزمونههای شاهد بودند. چوب شفاف گونه افرا و رزین PVA از نظر مقادیر تنش نهایی و کرنش معادل آن در راستای طولی بهتر از سایر گونهها بود. نتیجهگیری: بر اساس نتایج به دست آمده از تحقیق حاضر شفافیت مناسب فراوردههای ساخته شده در کنار خواص مکانیکی مناسب، شرایط استفاده این محصول را در قسمتهایی از سازه که فراورده شفاف تحت تنشهای کششی در راستا الیاف میباشد، مساعد میسازد. نتایج نشان داد هر دو ماتریس پلیمری نتایج قابل قبولی در برابر تنش محوری داشتند و کرنش بالای فرآوردهها نیز تاییدی بر این موضوع است. | ||
| کلیدواژهها | ||
| خواص مکانیکی؛ کشش موازی الیاف؛ کرنش؛ کامپوزیت چوبی شفاف؛ رزین پلیوینیل الکل | ||
| مراجع | ||
|
1.Wu. J., Wu. Y., Yang, F., Tang, C., Huang, Q., & Zhang, J. (2019). Impact of delignification on morphological, optical and mechanical properties of transparent wood. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 117: 324-331. DOI: 10.1016/j.compositesa.2018.12.004.
2.Montanari, C., Ogawa, Y., Olsen, P., & Berglund, L. A. (2021). High performance, fully bio-based, and optically transparent wood biocomposites. Advanced Science. 8, 2100559. DOI:10.1002/advs.202100559.
3.Mi, R., Chen, C., Keplinger, T., Pei, Y., He, S., Liu, D., Li, J., Dai, J., Hitz, E., & Yang, B. (2020). Scalable aesthetic transparent wood for energy efficient buildings. Nature Communications. 11, 1-9. https://doi.org/10.1038/s41467-20-17513-w. 4.Jia, C., Chen, C., Mi, R., Li, T., Dai, J., Yang, Z., Pei, Y., He, S., Bian, H., & Jang, S. H. (2019). Clear wood toward high-performance building materials. ACS Nano. 13, 9993-10001. DOI:10.1021/ acsnano.9b00089.s001.
5.Wang, K., Dong, Y., Ling, Z., Liu, X., Shi, S. Q., & Li, J. (2021). Transparent wood developed by introducing epoxy vitrimers into a delignified wood template. Composites Science and Technology Journal. 207, 108690. DOI: 10.1016/j. compscitech.2021.108690.
6.Vasileva, E., Chen, H., Li, Y., Sychugov, I., Yan, M., Berglund, L., & Popov, S. (2018). Light scattering by structurally anisotropic media: a benchmark with transparent wood. Advanced Optical Materials, 6, 1800999. DOI: 10.1002/ adom.201800999.
7.Li, Y., Fu, Q., Yang, X., & Berglund, L. (2018). Transparent wood for functional and structural applications. Philosophical Transactions of the Royal Society. 376, 20170182. DOI:10.1098/rsta.2017. 0182.
8.Sheng, X., Zhang, Ch., Pan, N., Shi, R., Jia, H., Zhang, J., Li, N., Shi, H., Wang, B., & Ping, Q. (2024). Multidimensional quantitative analysis of process parameters and performance of lignin-based sustainable transparent wood: Response surface analysis, linear analysis, and life cycle assessment. ACS Applied Polymer Materials. 7(17), 301058-301072. DOI:10.1021/acsapm.5c02145.
9.Mi, R., Li, T., Dalgo, D., Chen, C., Kuang, Y., He, S., Zhao, X., Xie, W., Gan, W., & Zhu, J. (2020). A clear, strong, and thermally insulated transparent wood for energy efficient windows. Advanced Functional Materials. 30, 1907511. DOI:10.1002/adfm.202001291.
10.Zhang, L., Wang, A., Zhu, T., Chen, Zh., Wu, Y., & Gao, Y. (2020). Transparent wood composites fabricated by impregnation of epoxy resin and W-Doped VO2 nanoparticles for application in energy-saving windows. ACS Applied Materials & Interfaces. 12(31), 34777-34783.
11.Li, Y., Fu, Q., Yu, S., Yan, M., & Berglund, L. (2016). Optically transparent wood from a nanoporous cellulosic template: combining functional and structural performance. Biomacromolecular Journal. 17, 1358-1364.
12.Wang, X., Zhan, T., Liu, Y., Shi, J., Pan, B., Zhang, Y., Cai, L., & Shi, S. Q. (2018). Large-size transparent wood for energy-saving building applications. ChemSusChem, 11, 4086-4093.
13.Li, Y., Fu, Q., Rojas, R., Yan, M., Lawoko, M., & Berglund, L. (2017). Lignin-retaining transparent wood. ChemSusChem, 10, 3445-3451.
14.Li, T., Zhu, M., Yang, Z., Song, J., Dai, J., Yao, Y., Luo, W., Pastel, G., Yang, B., & Hu, L. (2016). Wood composite as an energy efficient building material: Guided sunlight transmittance and effective thermal insulation. Advanced Energy Materials. 6, 1601122.
15.Wu, J., Shi, Y., Wen, X., Zhang, W., Zhao, D., Liu, L., & Duan, J. (2024). Ultraviolet-Shielded Transparent Wood with Improved Interface for Insulating Windows. ACS Applied Materials & Interfaces. 17(2), 3146-3157.
16.Rao, A. N. S., Nagarajappa, G. B., Nair, S., Chathoth, A. M., & Pandey, K. K. (2019). Flexible transparent wood prepared from poplar veneer and polyvinyl alcohol. Composites Science and Technology. 182, 107719.
17.TAPPI. (2002). Acid-insoluble lignin in wood and pulp (T 222 om-02). TAPPI Press.
18.TAPPI. (2013). Kappa number of pulp (T 236 om-13). TAPPI Press.
19.Li, Z., Li, L., Li, L., Zhu, J. Y., & Li, Z. (2022). Transparent Wood Developed by a Fast and Scalable Method Using UV-Curable Polyurethane. Industrial Engineering Chemistry Research. 61(18), 6055-6065.
20.Wang, K., Liu, X., Dong, Y., Ling, Z., Cai, Y., Tian, D., Fang, Z., & Li, J. (2022). Editable shape-memory transparent wood based on epoxy-based dynamic covalent polymer with excellent optical and thermal management for smart building materials. Cellulose. 29, 7955-7972.
21.Gong, L. X., Pei, Y. B., Han, Q. Y., Zhao, L., Wu, L. B., Jiang, J. X., & Tang, L. C. (2016). Polymer grafted reduced graphene oxide sheets for improving stress transfer in polymer composites. Composites Science and Technology. 134, 144-152.
22.Yusof, N. S. M., Dewi, D. E. O., Salih, N. M., Supriyanto, E., Syahrom, A., & Faudzi, A. A. M. (2016). Epoxy resin characterization for imaging phantom: X-ray, textural, and mechanical properties. In: IEEE EMBS conference on biomedical engineering sciences. Pp: 617-622.
23.Jain, N., Singh, V. K., & Chauhan, S. (2017). A review on mechanical and water absorption properties of polyvinyl alcohol-based composites/films. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. 26, 213-222.
24.Seghir, R., & Pierron, F. (2018). A novel image-based ultrasonic test to map material mechanical properties at high strain-rates. Experimental Mechanics, 58, 183-206. DOI:10.1007/s11340-017 03294.
25.Zhu, M., Li, T., Davis, C. S., Yao, Y., Dai, J., Wang, Y., AlQatari, F., Gilman, J. W., & Hu, L. (2016). Transparent and haze wood composites for highly efficient broadband light management in solar cells. Nano Energy. 26, 332-339.
26.Jele, T. B., Andrew, J., John, M., & Sithole, B. (2023). Engineered transparent wood composites: a review. Cellulose, 30, 5447-5471.
27.Zhu, M., Song, J., Li, T., Gong, A., Wang, Y., Dai, J., Yao, Y., Luo, W., Henderson, D., & Hu, L. (2016). Highly anisotropic, highly transparent wood composites. Journal of Advanced Materials. 28, 5181-5187.
28.Yu, Z., Yao, Y., Yao, J., Zhang, L., Chen, Z., Gao, Y., & Luo, H. (2017). Transparent wood containing Cs x WO3 Nanoparticles for heat-shielding window applications. Journal of Materials Chemistry. 5, 6019-6024.
29.Wang, M., Li, R., Chen, G., Zhou, S., Feng, X., Chen, Y., He, M., Liu, D., Song, T., & Qi, H. (2019). Highly stretchable, transparent, and conductive wood fabricated by in situ photopolymerization with polymerizable deep eutectic solvents. ACS Applied Materials & Interfaces Journal. 11, 14313-14321.
30.Fu, Q., Yan, M., Jungstedt, E., Yang, X., Li, Y., & Berglund, L. A. (2018). Transparent plywood as a load-bearing and luminescent biocomposite. Composites Science and Technology. 164, 296-303. 31.Jin, W., Singh, K., & Zondlo, J. (2013). Pyrolysis Kinetics of Physical Components of Wood and Wood-Polymers Using Isoconversion Method. Agriculture. 3, 12-32.
32.Bodîrlău, R., Teacă C. Aو. & Spiridon I. (2008). Chemical modification of beech wood: Effect on thermal stability. BioResources. 3(3), 789-800.
33.Antczak, A., Michaluszko, A., Klosinska, T., & Drozdzek M. (2013). Determination of the structural substances content in the field maple wood (Acer campestre L.) – comparison of the classical methods with instrumental. Forestry and Wood Technology. 82, 11-17. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 24 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 20 |
||