竹子“变身”高透光电磁屏蔽材料******
竹材是一种常见的生物质材料,具有可持续性、生长速度快、资源丰富等优点,被广泛用于家具制造及家居装饰用材领域。但是,你见过透光竹材吗?它不仅透光还可以隔热、保温、屏蔽电磁,这样神奇的材料是怎么制成的呢?
近日,南京林业大学家居与工业设计学院吴燕教授领衔的课题组,通过一种简单高效的处理方式,将竹材转化为具有良好光学性能的透光原竹和透明竹片,同时保留了原竹天然形状和纤维素骨架结构。日前,相关研究论文发表于国际期刊《纳微快报》。
科技创新将竹材利用最大化,竹材逐渐作为木材、塑料、钢筋等材料的替代品被开发利用,形成了重组竹、竹编工艺品、竹纤维制品、竹碳制品等100多个系列上万个品种,竹材产品已经覆盖生产生活的各个领域。我国是世界竹材产品生产、贸易第一大国,2020年,全国竹产业产值近3200亿元。
随着人们对家居环境个性化装饰需求的日益增多,将竹材等环保材料转化为新型材料的研究越来越多,吴燕课题组的研究便是其中之一。
论文第一作者王晶介绍,透光竹材的制备主要分为两个步骤,第一步是去除发色基团,第二步是浸渍折射率与竹纤维素模板相同的聚合物。
由于竹材的孔隙率较低,竹材去除木质素和浸渍聚合物的时间比巴沙木、杨木等密度较小的木材要长,因此制备具有一定厚度的透光竹材是一项挑战。
该课题组选取5年生毛竹为原材料,将去青后的原竹浸泡在过氧化氢和乙酸混合溶液中,再利用简单的化学预处理脱除原竹中的木质素,木质素的去除会导致更多孔隙出现,有利于下一步的填充过程。最后向竹纤维素模板中填充折射率指数与其相匹配的树脂,再经过快速固化工艺,一款具有优异光学传输性能、抗拉伸性能、表面装饰性和美学价值的透光竹材便应运而生了。与其他不同聚合物浸渍方法制备的生物质透明样品相比,透光原竹固化时间非常短,因此显示出显著的快速制备加工潜力。
“此类将原竹直接加工成竹纤维素模板再合成透明材料的方法,将大大减少前期原料机械加工和后期原料成型的步骤,不仅减少了能耗,也减少石化资源的浪费。”吴燕说。同时,这个方法还可以用于处理其他高密度、低孔隙率的生物质材料。
据介绍,透光竹材的壁厚可达6.23毫米,透光率约60%,照度为1000勒克斯,吸水质量变化率小于4%,纵向抗拉强度达到46.40兆帕,表面性能为80.2HD(布氏硬度计测试出来的硬度单位)。
吴燕教授领衔的课题组将透光原竹与透明竹片、电磁屏蔽膜组成一款复合器件,整体结构类似于常见的蜂窝板,其中透光原竹充当核心骨架、透明竹片为面板、锡掺杂氧化铟薄膜为功能层。
经过研究发现,这款复合器件可表现出显著的隔热、保温性能以及电磁屏蔽性能,在家居与建筑装饰材料领域具有广阔前景。(记者 张 晔 通讯员 方彦蘅 姚会春)
东夏国南京城破城之门遗迹被发掘******
光明日报长春1月11日电 见习记者李层、记者任爽从吉林省文物考古研究所获悉,2020年度“全国十大考古新发现”之一——磨盘村山城遗址在被确认为东夏国南京城故址后,又在2022年度考古工作中有了新收获:元军攻进东夏国南京城破城之门遗迹被首次发掘,进一步印证了史料中当年此城被攻克的相关记载。
磨盘村山城遗址位于吉林省图们市长安镇磨盘村一处独立山体上,扼守延吉盆地最东缘,北、东、南三面被布尔哈通河环抱,地势险要,易守难攻。遗址自2013年以来由吉林省文物考古研究所进行考古发掘,发现早晚两期遗存。其中,晚期遗存即为东夏国南京城故址。
东夏国是13世纪中国东北地区一个割据政权。东夏国的南京城是其在金、元交替时期割据偏安、据险自守的要地。1233年,元军攻破南京城,继而平定东夏国土。至此,东夏灭亡,存国19年。
磨盘村山城遗址平面近阔叶形,可根据自然冲沟划分为东、南、西、北、中5个区,包含城门、角楼、城墙、房址、蓄水坑及大型建筑基址等遗迹。《元史》关于当年攻陷南京城有记载:(查剌)从国王军征万奴,围南京,城坚如立铁,查剌命偏将先警其东北,亲奋长槊大呼,登西南角,摧其飞橹,手斩陴卒数十人,大军乘之,遂克南京。由此对比各区城门遗迹,考古人员发现西区3号门址位于山城西南部,与史料相吻合,推定其为东夏国南京城破城之门。该门址在2022年度首次被发掘。
通过考古发掘,考古人员在西区3号门址发现了早晚两期门道。其中,晚期门道由黄沙土平铺,比早期门道高出1.26米,正中立置将军石,且在将军石南北两侧各有一块门枢础石,是东夏国南京城西门。
磨盘村山城遗址考古发掘领队苗诗钰补充:“经测量,门道宽约2米、残高2米多,门枢础石石孔直径约13厘米,推测西门不通马车、规模较小。加之西门地势陡峭。更多兵力可能会向规模较大、地势平坦的东门、北门等需要重兵布防的地方倾斜。”
西门西侧依山势修建了一处似瓮城的区域。苗诗钰说:“这一区域面积较大,约有2万多平方米,防御功能不如东门、北门等处严格意义上的瓮城。此外,还在西门内东北处发掘了一处房址。该房址距西门不到10米,面积不足20平方米,出土了东夏国一定数量的铁镞、礌石等武器。从房址位置、面积和出土遗物来看,此处应为城门值守士兵住所。”
苗诗钰分析:“山城如史料中记载‘城坚如立铁’。相比东、南、北三面环河,且主要门址处设有瓮城、布兵较多的坚固城防,西门虽借山险固守,但防御功能和力量略显不足。元军当年极有可能在考虑这些因素后,采取了‘先警其东北’和‘登西南角’这样声东击西的战术,并成功破城。”
在磨盘村山城遗址2022年度考古工作中,共清理遗迹9处、出土遗物642件,主要以陶器、陶质建筑构件、铁器为主。除发掘西门外,考古人员在中区24号房址中发现了保存基本完好的U形火炕,出土了陶砚台等可复原陶器10件和铁矛、石棋子等遗物。24号房址所在建筑群内多处小型房址和空台地间隔分布,说明每个房址都规划了相应的功能区。考古人员据此推断此建筑群为兵营。
《光明日报》( 2023年01月12日 09版)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)