竹材原态仿生重组胶合性能及关联力学特性研究

Original State Bionic Reorganization of Bamboo is the a new efficient utilization way in the field of bamboo processing which bionics is used,that it is widely used in new building material manufacturing.Original State Bionic Reorganization of Bamboo refers to processing original bamboo outside contours into regular polygon,and processing both ends into finger-jointing,which glue is applied in the middle bamboo of outer surface side of the plane,according to the principle of bionics, the bamboo units are arranged in porous honeycomb arrangement structure edge-to-edge, the lateral longitudinal is combined by joggle structure of glue,then hot pressing shaped,which can laterally extend, longitudinally elongate for bamboo reorganization.Bonding properties and correlation mechanical properties is the important theory basis of manufacturing for Original State Bionic Reorganization of Bamboo.The research focuses on bonding mechanism and affecting factors of Original State Bionic Reorganization of Bamboo, masters bonding interface strain distribution and failure mechanism,establishes the damp and hot effect theory of bonding interface, explores the change rules of bonding quality with cellular body cell size.The reference is offered to accomplish the optimization design for Original State Bionic Reorganization of Bamboo in field of building structure material.Research results will provid the rationale and the basis for design and development of Original State Bionic Reorganization of Bamboo,it also has important practical significance and theoretical value forbamboo utilization in building structure material field.

竹材原态仿生重组是仿生学运用在竹材加工领域中的一种新的高效利用形式，它在新型建筑材料制造中具有广泛应用。竹材原态仿生重组是指将原竹外轮廓加工成正多边形化，两端加工成榫接结构的竹单元，在其外表面竹肉侧平面施加胶黏剂，运用仿生原理，将竹单元组成横向边对边多孔蜂窝排列结构、纵向榫接胶结合结构，热压成型，可实现横向延展，纵向延长的竹材重组方式。胶合性能及关联力学特性是竹材原态仿生重组的重要理论基础，本项目重点研究竹材原态仿生重组胶合机理及影响因素，掌握胶合界面应变分布及破坏机理，研究胶合界面的湿热效应，探究竹材原态仿生重组材料胶合性能随蜂窝体胞尺寸变化的规律，进而实现适用于建筑结构材料领域的竹材原态仿生重组胶合的优化设计。研究成果将为竹材原态仿生重组胶合的设计开发提供重要的理论基础，对当前我国竹材高效利用于建筑结构材料领域具有重要的实际意义。

竹材原态重组是仿生学运用到竹材加工领域中的一种新的高效利用方式。项目主持人在国内首次提出竹材原态仿生重组的理念，系统掌握并深入研究竹材原态仿生重组材的重组胶合及关联力学性能，是竹材原态仿生重组材在竹材加工领域深入发展及产业化推广应用的关键。本项目深入研究了竹材原态仿生重组单元的力学特性及失效形式，获得了影响重组单元力学性能的关键因子，得出了其破坏失效是一种具有多种损伤模式且相互作用的过程。深入研究分析了竹材原态仿生重组材胶层应力和应变情况，得出胶层边缘的应力和应变较大且集中，易产生胶层剪切或开裂破坏，而胶层中间的应力和应变相对较小。竹材原态仿生重组材的胶层具有不连续性，某一个胶层部位的破坏会导致材料整体受力失衡，对其他胶层部位造成极大的影响。深入研究了竹材原态仿生重组材在湿热环境下的力学性质，揭示了湿热环境下水分子在竹材原态仿生重组材胶合界面的运动形式，探明了竹材原态仿生重组材胶合界面的失效模式。深入研究了竹材原态仿生重组材的冷压热固成型工艺，其特点在于：缩短固化周期，提高生产效率。2h内可完成材料制备，纵向抗压强度在65MPa以上，从成型工艺分析，比冷压提高生产效率80倍以上；改善胶合性能。采用冷压热固成型工艺胶黏剂自然渗透损失减少明显，塑性啮合度显著提高，制备的竹材原态仿生重组材料结合紧密，缝隙存在率明显低于冷压成型制备的该材料。本项目取得的竹材原态仿生重组材的重组胶合及关联力学性能成果体系，可为竹材原态仿生重组材在竹材加工领域深入发展及产业化推广应用提供技术支撑。. 在项目资助下，在Bioresources、Wood Research等期刊上发表论文4篇（其中SCI收录3篇），录用待刊3篇（《林业科学》1篇、《木材加工机械》2篇）；申请实用新型专利4件；培养研究生2名；项目主持人做4次主题报告，累计15人次参加学术会议，与加拿大、巴西等国开展了竹材重组胶合性能技术学术交流2次；2015年度获梁希林业科学技术二等奖、2016年度益阳市科学技术进步二等奖、2017年度中国林业科学研究院重大科技成果奖等奖励及荣誉3项；1人晋升副研究员、1人晋升副教授。