利用木材加工剩余物制备磁性材料的研究文献综述

 2022-07-14 06:07

利用木材加工剩余物制备磁性材料的研究

摘要:本文全面综述国内外当前典型的磁性木材的制备方法,讨论了各种方法的优缺点以及该种方法制备出的磁性木材的性能的好坏,并理清磁性木材进一步的研发思路与方向。目前来说,很少有研究者对磁性木材的热处理进行相关方面研究,所以本文将从磁性木材的合成和其发展趋势的角度叙述,并讨论了热处理后磁性木材合成及潜在的发展需求及态势,供读者参考。

关键词:磁性木材;磁特性;电磁波吸收;热处理

前言:随着科学技术的不断发展,诸如局域网、智能手机和智能家居电器等无线电子设备应用的快速增长,这些电磁系统所产生电磁波对于人们的日常生活和生产产生了严重的影响,因此社会迫切地需求具有重量轻、厚度薄、有效频率宽、反射量小、吸收能力强[1,2]等特点的吸波装饰材料。而电磁波吸收材料是近年来广泛发展而且应用很广泛的功能性材料[3]

木材是优良的传统结构材料,与钢铁、水泥、塑料等是社会发展不可或缺的重要原料,而相比于其他材料,木材是一种可再生且可自然降解的生物质资源,具有较高强重比、温和的颜色、美丽的花纹以及容易加工成型等优点,广泛的应用在家具和装饰领域,吸引了许多研究者的目光。与此同时,我国的木质资源较为丰富,且每年都从北美、东南亚及俄罗斯等地进口大量的木材。然而,作为木质资源使用大国,我国的木材资源整体利用率却偏低,木材最终利用率达到最高只能达到60%左右,加工剩余的木质材料接近40%,可是由于中国木材加工厂大多为小型企业,并且这些企业分散,这使得生产过程中的木碎料很难得到集中处理和充分利用,从而导致大量木质材料浪费。因此在如今60%左右的利用率中,每提高一个百分点,就可以降低大量的木材采伐量,这对于木材工业发展、经济的发展以及环境的保护都具有重大的意义。目前来说,木质碎料的用途很广泛,最传统的使用方法可以直接燃烧,或制成木颗粒燃料为工厂或企业提供能源,可是这种利用方法使木碎料的经济价值低,同时会污染环境。所以,如何提高这些木质碎料的经济价值以及如何防止其污染环境成为成为目前急需解决的问题。而且近年来,为了提高木材的使用效能,拓展更宽的应用领域,人们利用多种物理、化学或者机械方法处理木材,消除了木材的固有缺陷或赋予其某种新的特性,实现了木材资源的高性能化和高附加值,国内有许多研究团队通过将木材与其他材料结合制备出一系列木质复合材料,这些木质复合材料不仅可以降低木材缺点对木材性能的影响,而且更加突出了木材优点,如木材塑料复合材料[4],木材陶瓷材料[5],木材金属材料[6]等等。如今,木基电磁屏蔽材料已经成为了提高板材附加值的一个热点方向。

1.磁性木材研究现状

磁性木材这一概念最早为日本学者岡英夫在上世纪90年代所提出并申请了相关专利,在他的研究团队带领下,创造了许多磁性木材的制备方法。目前来说,磁性木材的制备方法主要包括浸透法,粉体法,涂布法[7],直接金属网-木材和浸渍法等。

1.1 浸透法

是在一定的压力下将木材浸透于磁流体中,使得磁流体渗透入木材纤维内,从而获得浸透型磁性木材。日本的H.Oka等人用西洋杉边材,将其浸入磁流体中,先在5.3 kPa压力下加压2 h,然后在690 kPa压力下加压2 h ,最终制得了浸透型磁性木材[8],其中使用的磁流体是将具有铁磁性物质(Fe3O4、Fe等)的超微磁粒(平均粒度小于10nm)的表面包覆一层表面活性剂并高度分散在载液中而形成的一种胶体溶液。得到磁性木材后,测得不同部位木材中磁性物质的分布和磁强度。研究表明磁性木材的磁特性取决于木材的构造和磁性材料的密度,磁性粒子在木材内的分布情况将影响木材的磁特性。在浸透时边材浸透得到的磁流体多于心材,另外,由于木材的各向异性,其引起浸透型磁性木材的磁性也是各向异性的。此方法虽操作简便,但实验需要预先制备磁流体,前期工艺较为复杂,且制得的木材磁性分布具有不确定性,因此较难投入实际应用中。

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