竹材特徵對層積材性能的響應及環境效益影響 劉學莘 著 9787122439710 【台灣高等教育出版社】

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適讀人群 ：本書適宜林業和傢具等相關專業技術人員參考。
以竹代木，可以節約大量的木材，同時減少二氧化碳的排放，其環保效益巨大，同時也是鄉村振興工程的組成之一。本書詳細分析了竹材特徵對於層積材性能的影響，並通過相關模型，分析了竹材特徵對於環境效益的影響程度，對於選擇竹材的加工處理技術以及發展相關產業升級具有指導價值。

內容簡介
我國竹材資源豐富，利用好竹類資源對於實現雙碳目標和鄉村振興都具有顯著價值。本書以我國最多的毛竹為對象，對其結構和物理性能進行分析，力求製備輕質、高強、低碳的竹層積材，改善毛竹的尺寸穩定性和力學性能，使之適應時代需求，為相關領域提供高附加值產品。
本書適宜林業和傢具等相關專業技術人員參考。

作者簡介
劉學莘，福建農林大學副教授、博士，碩士研究生導師，福建省優秀教師、福建農林大學教學名師，中國林學會木材科學分會委員。近年來，主持及參与國家自然科學基金、國家林業和草原局科技項目等科研項目10餘項，累計發表學術論文30餘篇，其中被SCI、EI收錄10餘篇，獲得國家級教學成果二等獎、福建省科技進步獎三等獎、梁希科普獎等榮譽。

目錄
1緒論1
1 1概述1
1 1 1竹子資源概況1
1 1 2竹子資源分佈2
1 1 3竹子資源利用5
1 2國內外相關研究進展及存在問題8
1 2 1竹材材性研究8
1 2 2竹材預處理研究14
1 2 3竹層積材相關研究20
1 2 4基於LCA的環境效應評價研究26
1 3研究內容與方法、創新點、技術路線30
1 3 1研究內容與方法30
1 3 2創新點32
1 3 3技術路線32
2毛竹弦向竹條理化性能分析34
2 1材料和方法34
2 1 1原料及藥品、儀器設備34
2 1 2制樣35
2 1 3力學性能的測定35
2 1 4化學成分的測定36
2 1 5接觸角的測定36
2 1 6組織比量的測定37
2 1 7微觀形貌分析37
2 2結果與分析38
2 2 1力學性能分析38
2 2 2破壞形式分析51
2 2 3接觸角分析59
2 2 4化學組分分析73
2 2 5微觀形貌分析80
2 3本章小結82
3預處理對毛竹弦向竹條性能影響研究84
3 1材料、設備和方法85
3 1 1試驗材料85
3 1 2試驗設備85
3 1 3凍融循環改性85
3 1 4高溫熱處理改性89
3 1 5性能測試91
3 2結果與分析93
3 2 1凍融循環改性93
3 2 2高溫熱處理改性119
3 3本章小結135
4新型竹層積材製備工藝研究137
4 1材料和方法137
4 1 1試驗材料137
4 1 2膠合性能的研究方法138
4 1 3加工工藝對材料性能影響的研究方法140
4 2結果與分析144
4 2 1膠合性能研究144
4 2 2弦向竹條微孔預處理工藝研究151
4 2 3竹層積材熱壓工藝研究156
4 2 4竹層積材組坯工藝研究160
4 3本章小結165
5基於LCA的竹層積材環境效應評價167
5 1環境效應評價工具167
5 2目標與範圍168
5 3清單分析168
5 3 1原料準備170
5 3 2預處理171
5 3 3組坯熱壓172
5 3 4成品定型173
5 4影響分析176
5 4 1環境負荷組成176
5 4 2環境負荷特徵化分析177
5 4 3環境負荷歸一化分析180
5 5結果解釋183
5 5 1對環境負荷的解釋183
5 5 2對各工序造成環境負荷的解釋184
5 6本章小結185
6結論187
參考文獻190

前言/序言
我國竹子資源種類、竹林蓄積量和竹材產量均佔世界首位。目前，我國有竹林面積約600萬hm2 ，佔世界竹林總面積的1/3，其中毛竹林面積約為443萬hm2，占竹林面積的74%。福建省的竹類資源佔有量位居全國各省（自治區、直轄市）第一位，其中毛竹是福建省最主要的經濟竹種，對其有效利用具有重要的戰略意義。本書以福建產毛竹為原料，研究一種輕質、高強、低碳、多功能的竹基複合材料並探索其膠合強度促進機制以及產品製造過程中的環境效應，以期為各種新型竹製品的開發利用、促進「以竹代木」、節約森林資源和促進「百姓富、生態美」的「新福建」建設提供理論和實踐依據。本書主要介紹如下內容。
（1）為探究毛竹生長規律，指導對其高效科學利用，以去竹青、竹黃后的弦向毛竹（Phyllostachys edulis）竹條為研究對象，對不同年份（0 5年、1年、3年、5年、7年、9年生），不同高度（離地1m、2m、3m、4m、5m）的竹材力學性能、表面接觸角、化學成分測試分析表明：離地高度對竹材力學強度和化學組分的影響較小，而年份對二者具有顯著性影響。竹節的存在會降低竹材力學性能，研究發現這是因為竹節部位由於維管束纖維呈現彎曲形態且籜環和竹隔的細胞組織穿插在縱向纖維中，使其維管束長度變短，從而強度下降。就同一高度的同一根竹材來講，竹肉部位的接觸角大於竹青肉和竹黃肉；不同高度、不同年份竹材的接觸角呈不規則變化，其中5年生毛竹的竹肉、竹青肉和竹黃肉的差異性相對較小，材性相對更穩定。研究表明，當採用毛竹作為複合材料用基材時，其在3∼5年竹齡，離地高3m條件下取樣具有較好的理化性能優勢。
（2）為改善毛竹的尺寸穩定性和力學性能，分別採用凍融循環和高溫熱處理法對5年生、離地高3m弦向毛竹條進行預處理。以表面接觸角、吸水性、吸濕膨脹率為指標，經響應面分析法得到凍融循環預處理的優化工藝和高溫預處理優化工藝。相比凍融循環預處理，儘管高溫預處理后竹材的潤濕性下降，但其尺寸穩定性和製品力學性能（MOR、MOE）明顯優於凍融循環預處理。SEM和XRD分析表明，凍融循環預處理破壞了竹材細胞壁結構，其相對結晶度降低了3 53%；高溫預處理竹材內部化學成分發生結構重組，產生重結晶現象並析出，細胞腔縮小變形，密度略有增加。
（3）為製備輕質、高強、低碳的竹層積材產品，以經過優化工藝高溫預處理后5年生、離地高3m弦向毛竹條為材料，探討其製造工藝優化方案以及膠合界面促進機制。研究發現，膠合界面形式對竹條層積材的力學性能無顯著影響，有無竹節對製品抗彎強度、彈性模量以及抗拉強度有顯著影響。試驗發現，若相鄰竹條竹節間錯位3~10mm，可使竹條獲得更高的力學性能；採用側面微孔工藝可以提高竹層積材橫縱向強度。
（4）為探究新型竹層積材生產製造過程中的環境效應，進一步優化其生產工藝路線，為其產品銷售提高國際話語權，利用GABI6 0 LCA軟體、CML2016評價方法，以竹層積材原料運輸到成品入庫為邊界範圍，對中試製造1m3該產品的工藝過程環境效應進行了評價。
由於本人水平有限，書中不妥之處，請讀者批評指正。
劉學莘