南京工业大学土木工程学院, 江苏 南京 211800
为研究高温改性对低质速生木材力学性能的影响规律和作用机制, 优化基于强度等级的木材改性温度, 以期为高温改性木材在建筑结构中的合理应用提供依据, 开展了160～210 ℃宽温域范围内高温改性对国产低质速生杨木抗弯强度(fm)、 顺纹抗拉强度(ft, 0)、 横纹弦向(ft, T, 90)和径向抗拉强度(ft, R, 90)、 顺纹抗压强度(fc, 0)、 顺纹弦面剪切速度(fv, T)和径面剪切强度(fv, R), 以及弹性模量(E0)等共计560个试件的材性试验, 利用傅里叶变换红外光谱分析高温改性木材的化学组分变化。 结果表明, 木材中半纤维素耐热性最低, 最先受热降解, 温度≥190 ℃时, 热解加快。 纤维素耐热性较强, 高温作用下轻微热解, 且主要发生在无定形区域内, 导致无定形区微纤丝排列有序性增加。 高温对木材fm, ft, 0, ft, 90和fv劣化作用明显, 常温时木材fm, ft, 0, ft, T, 90, ft, R, 90, fv, T和fv, R分别为67.0, 86.2, 5.8, 8.9, 7.7和6.7 MPa, 改性温度较低时, 木材化学组分轻微热解, 力学性能下降相对较慢, 180 ℃时分别降至53.5, 78.9, 4.0, 4.8, 6.0和5.4 MPa, 改性温度高于190 ℃时木材化学组分热解加剧, 导致力学性能快速降低, 210 ℃时分别降至常温时的44.5%, 56.1%, 43.1%, 29.2%, 34.5%和26.7%。 160~210 ℃范围内, 高温改性木材的fc, 0和E0先升高后降低, 20 ℃时fc, 0和E0分别为41.4和8 568 MPa, 160~180 ℃范围内随着温度的升高, 纤维素结晶度提高导致力学性能增加, 180 ℃时达到峰值, 较初始值分别高30.7%和12.8%, 温度继续升高时, 纤维素热解程度增加, fc, 0和E0持续降低, 210 ℃时, 分别降至45.0和8104 MPa。 未处理试件由于E0未达到欧洲规范BS EN 338最低强度等级D18的要求, 不能用作结构用材; 160~170 ℃温度改性试件的E0较未处理试件有所提高, 但仍低于规范中最低强度等级D18的要求; 改性温度升至180 ℃时, E0继续增加, 杨木达到强度等级D18; 190~200 ℃改性材的E0略有降低, 但仍满足规范中结构用材要求, 而fv, R降低幅度过大, 木材强度等级不满足最低强度等级D18的使用要求。 研究结果将为高温改性技术以及国产速生木材在建筑结构中的合理应用提供依据。
速生杨木 化学组分 高温改性 力学性能 强度等级 傅里叶变换红外光谱 Fast-growing poplar wood Chemical component Thermal modification Mechanical properties Strength class Fourier infrared spectrum
1 北京科技大学科技史与文化遗产研究院, 北京 100083
2 湖北省博物馆, 湖北 武汉 430077
湖北江陵九店战国墓M56出土墨为我国早期制墨原料和工艺研究提供了重要的实物资料, 但出土至今一直未对其进行分析和研究, 关于墨类型、 墨中添加剂及胶结物等信息尚未知。 为此, 应用傅里叶变换红外吸收光谱仪(FTIR)、 透射电镜(TEM)和热裂解气相色谱质谱法(Py-GC/MS)对江陵九店战国墨的形貌特征和化学成分进行科学分析和研究。 结果表明: (1) 红外光谱在1595 cm-1附近有烟炱C=C骨架振动吸收峰, 另有羧酸羰基C=O (1 716 cm-1)和醇类物质中C—O(1 031和1 092 cm-1)键的伸缩振动, 以及表面OH, COOH中O—H(3 421 cm-1)的伸缩振动, 表明江陵九店战国墨中含有羧酸和醇类物质; (2)在透射电镜下对墨的形貌特征和颗粒大小均匀性进行分析, 结果表明江陵九店战国墨颗粒近圆形, 边缘光滑, 大小分布不均匀, 与松烟墨的特征相似; (3)应用热裂解气相色谱质谱法(Py-GC/MS)对江陵九店战国墨的化学成分进行分析, 检测出一系列多环芳烃类化合物(PAHs)、 松木类物质燃烧化合物(惹烯、 脱氢松香酸甲酯等)、 樟脑和雪松油类的芳香化合物(α-柏木烯, β-雪松烯、 花侧柏烯、 雪松醇)等, 其中PAHs的相对含量及松木燃烧化合物表明江陵九店战国墨为松烟墨。 另外, Py-GC/MS检测结果表明江陵九店战国墨中有樟脑和雪松油添加剂。 研究认为, 我国在战国时期已有用樟脑和雪松油作为添加剂于松烟墨的制造中。
江陵九店战国墨 热裂解气相色谱质谱 化学成分 松烟墨 添加剂 Warring states ink in Jiangling Jiudian Pyrolysis-gas chromatography/mass spectrometry Chemical component Pine wood soot ink Additives 光谱学与光谱分析
2021, 41(11): 3418
1 西北大学文化遗产研究与保护技术教育部重点实验室, 西北大学唐仲英文化遗产实验室, 陕西 西安 710069
2 陕西省文物保护研究院, 陕西 西安 710075
文物信息的提取与研究对于揭示古代遗物内涵的人类社会、 文化等历史信息有着举足轻重的作用。 一方面可以了解古代的工艺技术特征, 探寻文物制作技术起源及其发展历程; 另一方面可以进行病害调查分析, 为保护文物提供有效信息。 由于文物不可再生的珍贵性, 探索和应用现代无损分析技术进行文物研究和保护尤为重要。 该文细致梳理了目前主要在文物研究与保护中的无损分析方法及其应用现状: 用于文物内部和表面影像分析的X光照相技术、 红外成像技术、 CT技术、 多光谱成像技术和三维激光扫描技术; 用于文物表面微观形貌观察和显微结构分析的光学显微镜和电子显微镜; 用于文物化学组成分析的X射线荧光光谱和激光剥蚀等离子体质谱分析技术; 用于文物物质结构分析的微区XRD、 反射式红外光谱和显微激光拉曼光谱分析技术。 同时, 对这些无损分析技术的优势和局限性进行了初步分析, 预期随着科技研究水平的不断提高, 这些无损分析技术未来将向着小型化、 自动化和便携化的方向发展, 在文物研究和保护中有着十分广阔的应用前景。
无损分析技术 文物 影像 微观形貌 化学组成 结构组成 Nondestructive analysis Cultural relics Image Microscopic morphology Chemical component Structure composition 光谱学与光谱分析
2018, 38(7): 2026
1 中国地质大学(武汉)珠宝学院, 湖北 武汉 430074
2 中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室, 湖北 武汉 430074
缅甸翡翠是以硬玉为主要矿物的多晶集合体,硬玉的晶体化学成分可以用NaAlSi2O6来表示,天然产出的硬玉常常存在类质同象替代,Na被Ca替代,Al被Mg,Fe,Cr等元素替代,形成不同的翡翠类型,使得翡翠的化学成分变得更加复杂,而且其物理性质也产生变化,这种变化包括颜色、透明度、折射率、比重、结晶程度以及红外吸收光谱的特征.探索了翡翠的化学成分对其红外光谱的影响及规律,使用傅里叶红外光谱仪(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)对10个含不同化学成分的缅甸翡翠样品进行漫反射法测量,分析结果表明,翡翠的红外吸收峰的位置随着样品的Na/Na+Ca的摩尔比例增加而向高波数发生位移;在低波数区域,在424,576和658 cm-1附近的吸收峰位的波数与Na/Na+Ca比值存在很好的线性相关,相关系数依次为R21=0.944 2,R22=0.928 3,R23=0.909 7.采用红外光谱测试技术结合所建立的线性模型可以推断未知翡翠样品的Na/Na+Ca的摩尔比例,当翡翠样品的Na/Na+Ca比值等于0.8时,红外吸收峰应该在658.7,574.5,422.5 cm-1处;如果翡翠样品的红外吸收峰波数＜658.7,＜574.5 cm-1,＜422.5 cm-1,则翡翠样品的Na/Na+Ca比值小于0.8,为绿辉石质翡翠;如果翡翠样品的红外吸收峰波数＞658.7,＞574.5,＞422.5 cm-1,则翡翠样品的Na/Na+Ca比值大于0.8,为硬玉质翡翠.该工作为红外光谱技术测量翡翠样品,分析翡翠化学成分,确定翡翠矿物种属提供了一种快捷、省时、方便的无损测量分析方法.
缅甸翡翠 硬玉 化学成分 红外光谱 红外偏移 Myanmar Jade Jadeite Chemical component IR IR shift 光谱学与光谱分析
2015, 35(8): 2094
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室, 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100039
3 国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
4 上海交通大学 物理系, 激光等离子体教育部重点实验室, 上海 200240
从分子运动的角度，通过对不同分子沉降过程的量化计算，发现不同污染物沉降速率的差异，由此提出了一种包含污染物化学成分的有效洁净度的概念。有效洁净度从描述物质沉降过程的输运方程出发，通过计算不同理化性质的污染物分子沉降速率对不同污染物进行区分，并将该信息与原标准下的洁净度信息结合。使用美国国家标准与技术学会(NIST)数据库提供的数据代入有效洁净度理论，计算了几种主要污染物的有效洁净度数值，计算结果与法国LIL激光装置中有代表性的污染物的沉降速率及曝光后形成污染的程度进行了对比，与实验观测基本吻合。
大激光工程 激光损伤阈值 有效洁净度 污染物化学成分 large laser engineering laser-induced damage threshold effective cleanliness chemical component of contaminations 强激光与粒子束
2014, 26(11): 111010
1 中国农业大学理学院应用化学系, 北京100193
2 云南省烟草公司曲靖市公司, 云南 曲靖655000
采用近红外光谱技术对烟草中常规化学成分总糖、 还原糖、 烟碱、 总氮、 淀粉和挥发性碱进行测定。 利用正交信号校正法(OSC)对烟叶的近红外光谱进行预处理, 再使用主成分回归方法(PCR)建立烟叶中六种化学成分的定量分析模型, 采用蒙特卡洛交互验证作为集成的建模策略优化模型参数, 使用外部预测的相对预测性能(RPD)评价模型。 结果表明, OSC有效解决了PCR投影方向并非浓度相关性最大方向的问题, 同时解决了噪声、 基线漂移、 杂散光等问题。 OSC-PCR建立的模型能够有效检测烟草常规化学成分。 该研究方法通过确定化学值的波动范围初步监控烟叶中常规成分的含量, 对于烟草品质评价和控制质量稳定性以及烟草香气成分分析具有重要意义。
烟草 正交信号校正 主成分回归 近红外光谱 常规化学成分 Tobacco OSC PCR NIR spectroscopy Routine chemical component 光谱学与光谱分析
2013, 33(6): 1517
