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)
【草原宝藏4】史前瓮城——后城咀石城******
【遗址名片】
龙山时代 距今约4300年-4000年
位于呼和浩特市清水河县宏河镇境内
2019-2022内蒙古自治区考古研究院发掘
石城是一种防御、守护。北方地区石城文化与中原地区的夯土城、长江流域的堆土城等,形成早期中国的城市建筑区域体系。
在内蒙古自治区清水河县黄河边上发现的后城咀石城,距今约4300年—4000年,是一处具备完整防御体系的史前瓮城遗迹,其年代与陕西神木石峁石城遗址同期或略早。
后城咀石城由瓮城、外城、内城构成,是目前内蒙古中南部已知规模最大、等级最高的史前时期石城址,初现龙山时代的“古国”雏形。
目前发掘已经辨明了后城咀石城由双壕沟、内外瓮城以及城墙构成的半月形防御建筑,是我国北方已知最早较为完整的城防体系。
2019年—2022年,内蒙古自治区考古研究所对后城咀石城进行可考古发掘,累计发掘瓮城面积3000余平方米,揭露城垣、城门、马面、台基、墙垛、壕沟等遗迹二十余处,出土玉刀、玉环、陶鬲、陶瓮等重要文物十余件。
通过对石城瓮城的考古发掘,发现瓮城是由外瓮城、内瓮城构成,外瓮城土坯建造的台基是河套地区龙山时代发现最早的土坯式建筑。连接瓮城内外的地下通道在国内史前时期属首次发现。
这些新的发现对于推进河套地区文明化进程研究、探索河套地区史前聚落与文化的变迁历程,深化龙山时代石城聚落的源流与空间关系研究,探讨中国北方地带史前文化与文明起源研究,以及揭示早期中国的文明基因都具有极为重要的社会价值。
经过对比研究发现,后城咀石城的双重壕沟和半坡遗址、哈民遗址、凌家滩遗址有着相似之处,内外瓮城的空间结构布局方式具有石峁和下塔古城的结构特征,外瓮城发现的土坯垒砌的台基建筑特点与仰韶文化台口类型、良渚文化以及屈家岭文化的土坯建筑特点有共同之处,壕沟内出土的野猪下颌骨可能用于祭祀,与大汶口、龙山、石家河、齐家等考古学文化出土的猪下颌骨功能相同。
内蒙古龙山时代石城作为河套地区早期文明发展进程的重要支撑点之一,历经数十年的探索、研究,厘清了龙山时代石城文化内涵和社会组织结构,同时也进一步挖掘了龙山时代石城在漫长而复杂的文化演变和早期中国形成过程中所占据的重要地位,为研究河套地区龙山时代早期国家框架的形成提供了至关重要的考古资料。
后城咀石城遗址。新华网发
后城咀石城址的考古发掘与研究,对构建中华文明标识体系,证实中华文明延续不断、多元一体、兼收并蓄的发展脉络,丰富中国文化“满天星斗”的区系特征,阐释黄河文化深厚内涵等都具有重要社会价值,为中华文明多元一体格局的形成提供了重要实证材料。
后城咀石城遗址城门发掘目前不过3000多平方米,如果对居住区、墓葬区进行考古发掘,更多考古的信息将揭秘,十分令人神往。
出品人:曹建恩
制片人:王宇天
顾问:孙金松
史料指导:孙金松 李亚新
总监制:李国栋 赵建华
统筹:张瑞锋 侯 俊 刘艳春 王贵兵
监制:郝芳芳 乌兰托娅
策划:徐红梅
编导:徐红梅
文字:徐红梅
解说:刘弘轩
拍摄:何晓东 吴佳明 呼很苏力
剪辑:杨占青
宣发:武杨
页面设计:李新 张瑞娟
出品:新华网内蒙古频道
内蒙古自治区文物局
内蒙古博物院
(文图:赵筱尘 巫邓炎)