基于木材的高性能复合材料的制造与设计

在这段视频中，我们展示的增强化、二化木材的制造，它代表了一种新的轻质、高性能和生物基材料。呈现的封闭式模具密度化和特定的真空处理以简单易伸的方法结合成型、密度化和干燥。纤维素材料具有致化性能，可替代其他植物纤维或玻璃纤维复合材料，并可能在汽车行业中应用。

首先，将不锈钢样品架安装到结晶盘中，并在样品架下方放置磁性搅拌棒。将一点五毫米厚的径向切割云杉贴面放在支架上，然后用金属网或金属网状条纹将它们分开。准备一到一卷的30重量过氧化氢和冰川醋酸的混合物，将混合物倒入结晶盘中，直到贴面完全覆盖。

在室温下浸泡样品过夜，同时以 150 rpm 转速搅拌。早晨，将溶液加热到搅拌盘上80摄氏度，并运行6小时的反应，以完全去化。根据样品厚度调整分尼时间。

去化后，将分尼化溶液倒入空烧杯中，在处置前冷却下来。用去维化的水轻轻冲洗三分贴面多次。然后，用去维化水填充结晶盘，继续清洗贴面，无需搅拌。

每天更换两次水，直到洗涤水达到高于五的pH值。在两到三周内处理湿的、经过分衣的贴面，或者将金属网之间的板材晾干以进行储存。使用由开放式多孔材料制成模具。

例如，陶瓷模具或多孔、3D打印聚合物模具，使水去除和充分干燥。对于厘米范围内的曲率半径，或平面结构，请使用在 95% 相对湿度下在 20 摄氏度下调节的样品。对于较小的曲率半径，将贴面披在水饱和状态。

在相对湿度为 95% 的开模中预干燥表面披上材料，或在 65 摄氏度的烤箱中预干燥材料 5 至 30 分钟，以去除自由水。使用螺钉夹将封闭模具中的贴面做大。将模具放入 65 摄氏度的烤箱中，加快干燥过程。

完全干燥后，去模的复合部分和重复使用模具为新的运行。使用多孔、开放式模具或无孔模，在模具顶部或脱模木材上有多孔层，以便进行干燥。涂抹纺织层，防止模具受到污染。

然后，在纺织品顶部披上水饱和的分层贴面，用第二层和流网盖住它。将模具放在不锈钢板的顶部，应用密封胶带和真空管，用真空袋包裹模具。多孔层使水流到真空管。

应用真空进行复合材料干燥和同时增密度。对于加速干燥，在65摄氏度的高温下将设置放入烤箱。使用冷疏水阀避免水进入真空泵。

打开真空，使机油泵在 10 到负 2 毫巴的压力范围内。干燥后，去模干复合材料，并重复使用模具和真空设置为新的复合材料零件。选择传统复合材料制造中的层型纤维方向角度，采用铺面技术制造厚层复合零件。

通过应用水性粘合剂，增加层之间的粘结，例如，在拖曳过程中，层之间的淀粉溶液为 16 点 5 重量百分比。在密度化和干燥后，用手或标准木工具对复合零件和机器表面进行脱模。要回收，请将二化木材复合材料放入水中，让材料分解。

然后，对纸浆材料进行重新成形，以获得新产品。完全的去皮化导致一个脆弱的，形状的纤维素材料，当在潮湿的状态。水饱和脱模木材的封闭模具密度由于脚手架中的自由水导致最终材料的纤维偏差和裂纹。

与潮湿，预调节的二分型木材，保持合理的形状，其密度不导致纤维对齐失真和缺陷。开放式模具工艺用于通过将水饱和的脱模木贴面放在石膏模具中来制造头盔。用六边形片拖曳两个外层，然后将内四层拖过 90 多个铺面。

通过真空对零件进行密度化和干燥后，干燥部件经过脱模，用切割机完成。真空处理过程中可能出现的问题包括出现小裂纹，这些裂缝是由收缩或不完全干燥引起的。纤维素淀粉复合材料是全生物基的，允许在水中分解。

分解后，纤维浆用于生产新的纤维基产品。通过将二化木纤维放入装满土壤和水的培养皿中，实现了二化木纤维的降解。一天、八天和26天后，显示了不同的生物降解度。

成功去硫化木材密度最重要的因素是确保为应用的密度化技术定制的纤维素材料的湿度条件。对于复杂的形状，大规模生产，我们建议使用我们新开发的真空成型技术，允许同时密度化和干燥。二分尼化木材是一种多功能材料。

除了作为高性能材料的潜在应用外，它还进一步提供了极具吸引力和多样性的设计选择。