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特色竹装饰与钢材二者“谁与争锋”?竹纤维高强度性质开发决定胜负

作者:admin 发布时间:2021-09-16 浏览次数:123次

竹子的应用领域不断扩大,从普通的竹地板到福特的汽车零部件。竹子轻盈坚韧,是一种天然的功能性材料。最近,研究人员通过研究竹子的纤维分布特征,获得了设计轻质高强度圆柱形复合材料的想法。特色竹装饰的出现可以说是顺其自然之势。

竹子是最典型的天然功能分级材料之一。在结构上,竹子是由两种主要组织组成的纤维增强复合材料:作为增强纤维(维管束)的:和作为基质的薄壁细胞。这些纤维具有很强的刚性,可与钢筋一起使用。美丽。为了确定竹茎中增强纤维的分布特征与竹茎弯曲刚度之间的关系,研究人员研究了竹子横截面中的纤维分布。已经发现,竹横截面的木材部分中的纤维分布不均匀。

纤维密度从内向外逐渐增加,呈现出部分分布状态,这表明竹子外部的机械性能比内部强。这就是为什么竹子可以承受强大的侧风。将实际的竹纤维分布数据与理论推导的最佳纤维分布数据进行比较,发现两者之间几乎没有差别。在发现含有大量纤维的竹秆基部时,实际纤维分布符合理论二次梯度分布;实际数据与竹秆尖端的理论计算线性度一致,相对于茎秆基部具有较少的纤维。

研究人员发现,竹子可以自然地优化纤维的分布,以最小的体积最大化弯曲刚度。受此启发,可以通过模拟竹子的纤维梯度分布来开发轻质高强度圆柱形复合材料。近年来,模拟动植物生活条件的仿生学解决了新材料开发中的许多问题。竹子的轻质和高强度性质在新材料开发中的应用是植物仿生学应用的另一个例子。

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