1挑战杯资料 大挑 校赛 第十一届挑战杯各学院资料汇总初赛-200812 林学院挑战杯 十一届挑战杯木材物理染色 申报书

序号： 编码： 第十一届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛华南农业大学选拔赛作品申报书 作品名称： 木材物理染色 所在学院： 林学院 申报者姓名 （集体名称）： 冼迪妍 类别：自然科学类学术论文哲学社会科学类社会调查报告和学术论文科技发明制作A类科技发明制作B类说 明1. 申报者应在认真阅读此说明各项内容后按要求详细填写。2申报者在填写申报作品情况时只需根据个人项目或集体项目填写A1或A2表，根据作品类别（自然科学类学术论文、哲学社会科学类社会调查报告和学术论文、科技发明制作）分别填写B1、B2或B3表。所有申报者可根据情况填写C表。3表内项目填写时一律用打印，字迹要端正、清楚，此申报书可复制。4序号、编码由竞赛组委会填写。5学术论文、社会调查报告及所附的有关材料必须是中文（若是外文，请附中文本），请用4号楷体打印在A4纸上，附于申报书后，字数在8000字以内, 调查报告类每篇在15000字以内。6其他参赛事宜请向校团委咨询。联系电话：85283396，电子邮箱： A2申报者情况（集体项目）说明：1.必须由申报者本人按要求填写； 2.申报者代表必须是作者中学历最高者，其余作者按学历高低排列； 3.本表中的学籍管理部门签章视为对申报者情况的确认。申报者代表情况姓名冼迪妍性别女出生年月1986.4学院林学院系别、专业、年级木材科学与工程系 木材科学与工程 05级学历本科学制四年入学时间2005-9-1作品名称木材物理染色毕业论文题目未定通讯地址华南农业大学木材科学与工程系 木材科学与工程 （1）班邮政编码510642办公电话常住地通讯地址华南农业大学 跃进南34栋813邮政编码510642住宅电话38694234其他作者情况姓 名性别年龄学历单位陈莉莉女22四年林学院木材科学与工程系1班徐淑仪女22四年林学院木材科学与工程系2班杨挺男22四年林学院木材科学与工程系2班宋伟业男21四年林学院木材科学与工程系2班资格认定学院学籍管理部门意见以上作者是否为2009年7月1日前正式注册在校的全日制非成人教育、非在职的高等学校中国籍本科生、硕士研究生或博士研究生。是 否 （学院盖章）年 月 日院、系负责人或导师意见本作品是否为课外学术科技或社会实践活动成果。是 否负责人签名：年 月 日B3申报作品情况（科技发明制作）说明：1必须由申报者本人填写； 2本部分中的科研管理部门签章视为对申报者所填内容的确认；3本表必须附有研究报告，并提供图表、曲线、试验数据、原理结 构图、外观图（照片）,也可附鉴定证书和应用证书； 4作品分类请按照作品发明点或创新点所在类别填报。作品全称木材物理染色作品分类（ E ）A机械与控制（包括机械、仪器仪表、自动化控 制、工程、交通、建筑等） B信息技术（包括计算机、电信、通讯、电子等） C数理（包括数学、物理、地球与空间科学等） D生命科学（包括生物、农学、药学、医学、健 康、卫生、食品等） E能源化工（包括能源、材料、石油、化学、化 工、生态、环保等）作品设计、发明的目的和基本思路，创新点，技术关键和主要技术指标目的：本作品采用采用物理方法对木材进行染色处理，是为了克服现有化学染色方法带来的水体污染等问题，并且使木材染色效果更好，从而使经过处理的木材提高附加值，以实现木材的优质高附加值利用。基本思路：让木材在230以上的高温条件下，使木材的半纤维素和木素快速发生降解，通过控制温度和时间两个工艺参数，来控制半纤维素和木素降解程度，使木材的颜色由白色变为金黄色、红褐色、咖啡色，直至成为黑色，从而大大提高木材的表面装饰效果。创新技术关键：（1）为防止木材在230的高温条件下发生开裂、变形，染色前木材含水率必须控制在312%。（2）为防止高温条件，木材内裂和起泡，必须根据木材厚度控制升温速度、染色温度及时间。（3）经染色后的木材吸湿性显著降低，为使木材达到使用区域的含水率，需要采用高温调湿技术，对木材进行含水率控制。作品的科学性先进性（必须说明与现有技术相比、该作品是否具有突出的实质性技术特点和显著进步。请提供技术性分析说明和参考文献资料）在当代，木材的染色主要是通过染料与木材结合，达到提高木材表面质量，改善木材视觉特性和提高木材附加值。染料的品种多，结构复杂，这些染料，将对人和环境带来巨大的污染以及能量的巨大消耗。而木材物理染色在处理过程中无污染，生产安全，生产效率高；再者，染色过程中也无需水蒸汽，染色处理过程无水消耗，具有热能消耗小，节能、生产成本低等优点。染色的木材厚度不受限制，生产过程不会出现木材变形、开裂、色差等缺陷，产品质量高；染色后的木材尺寸稳定性、防腐性提高，具有广阔的应用范围。因此，本作品克服了大多数化学药剂染色环境污染和染色深度有限的缺点。另外，该作品在高温条件下木材无开裂、变形等缺陷产生，具有较高的技术水平。我们小组所做的木材物理染色实验，是基于该原理并对多种热压温度和处理时间进行试验，并分析经过不同条件的木材的各种不同特性，包括木材亲水性、色差、抗弯强度等分析，得到各种数据，以便在实际中以最佳方案进行生产。参考文献：1.ThermoWood Handbook ，Finish Thermowood Association2. 基于L_a_b_颜色空间对木材分类的研究 杨少春, 王克奇, 戴天虹, 白雪冰 ， 木材工业 ， 2007 年第10 期3.Effect of high temperature treatment on the mechanical properties of brich( Betula papyrifera) ， Sndor Poncsk Duygu Kocafe Mohamed Bouazara Andre Pichette， Springer ，May 2006 作品在何时、何地、何种机构举行的评审、鉴定、评比、展示等活动中获奖及鉴定结果无作品所处阶 段（A ）A实验室阶段 B中试阶段 C生产阶段D （自填）作品可展示的形 式实物、产品 模型 图纸 磁盘 现场演示图片 录像 样品使用说明及该作品的技术特点和优势，提供该作品的适应范围、推广前景的技术性说明、市场分析和经济效益预测使用说明：1）不宜用于接触土壤和水的环境；2）较未处理材握钉力有下降，所以推荐使用先打孔再钉孔安装来减少和避免木材开裂；3）在室外使用时建议采用防紫外线木材涂料，以防天长日久后木材退色。特点、优势：经过木材物理染色的木材，里外颜色一致，泛柔和绢丝样亮泽，纹理更清晰，手感温暖。其耐潮、不易变形、不易吸水、不易开裂并具有防腐防虫性能，不含任何有害物质。适应范围：可应用于可墙板、户外地板、厨房装修、桑那房装修、家具等许多方面。由于本产品的特殊性能和生产水平逐渐提高以及绿色环保产品的良好前景，本产品将会成为未来家居装饰广泛使用的产品，其生产安全，工艺简单，性价比高。专利申报情况提出专利申报 申报号:200810198475.0 申报日期 年 月 日已获专利权批准 批准号 批准日期 年 月 日 未提出专利申请科研管理部门签 章 年 月 日C.当前国内外同类课题研究水平概述说明：1.申报者可根据作品类别和情况填写； 2.填写此栏有助于评审。国内木材的染色是指染料与木材发生化学或物理化学结合，使木材具有一定坚牢色泽的加工过程，是提高木材表面质量，改善木材视觉特性和提高木材附加值的重要手段。染料的品种多，结构复杂，木材工业中常用的水溶性有机染料有直接染料、酸性染料、碱性染料和活性染料等。多采用化学染色，目前还没出现无染料的木材染色。国外炭化木素有物理“防腐木”之称,也称为热处理木。源自欧洲，有十余年的使用历史，炭化木近5年从北欧引入中国，由于它具有区别于普通木材的优越性能，且更为环保，从而深受用户青睐。常见的炭化木主要是指用160-230的过热蒸汽对木材进行长时间热解处理得到的木材，经过高温处理的炭化木纹理突出，颜色华贵，并有木质芳香，是尊贵的装饰材料。主要是为了提高防腐性能和提高尺寸稳定性，利用碳化技术专门研究染色的较少。D.推荐者情况及对作品的说明说明：1由推荐者本人填写； 2推荐者必须具有高级专业技术职称，并是与申报作品相同或相关 领域的专家学者或专业技术人员（教研组集体推荐亦可）； 3推荐者填写此部分，即视为同意推荐； 4推荐者所在单位签章仅被视为对推荐者身份的确认。推荐者情况姓 名高振忠性别男年龄43职称副教授工作单位华南农业大学林学院木材科学与工程系通讯地址广州天河区五山路华南农业大学林学院邮政编码510642单位电宅电荐者所在单位签章 （签章） 年 月 日请对申报者申报情况的真实性作出阐述申报材料真实请对作品的意义、技术水平、适用范围及推广前景作出您的评价该作品采用160以上的高温条件对木材进行物理染色，染色过程只涉及温度和时间两个因素。要保证木材如此高温条件下不产生开裂、变形等缺陷的同时，还要使木材厚度上颜色均匀，其技术水平很高。因此，本作品具有较高的技术水平。该作品克服了大多数化学药剂染色污染和染色深度有限的缺点，克服现有化学染色方法带来的水体污染等问题，具有十分显著的环保意义；同时，该作品对木材加工高附加值利用和可持续发展具有重要社会意义。该作品是木材加工技术领域的木材改性处理技术，具有工艺简单，处理周期短，染色处理过程中无污染，生产安全，生产效率高、生产成本低。而且物理染色后的木材尺寸稳定性、防腐性也得到提高。因此，该作品实用价值有很强，可广范应用于室内外家具、地板、木门等领域，具有较大的推广前景。其它说明无推荐者情况姓 名孙瑾性别女年龄36职称副教授工作单位华南农业大学林学院木材科学与工程系通讯地址广州天河区五山路华南农业大学林学院邮编510642单位电宅电荐者所在单位签章 签章日期 年 月 日请对申报者申报情况的真实性作出阐述申报材料真实请对作品的意义、技术水平、适用范围及推广前景作出您的评价该作品是通过160以上的高温使木材半纤维素、木素降解，而改变木材的颜色，从而实现木材染色。木材化学染色虽然可以提高木材的使用价值，但对环境的污染和对治理废水的代价远大于木材染色带来的价值贡献。另外，木材化学染色受染料颗粒大小、染色工艺及染色设备的限制，不易使厚的木材染色均匀，不能取得理想的染色效果。因此，该作品具有显著的环保意义，同时对木材加工优质高附加值利用和可持续发展具有重要社会意义。该作品采用物理方法对木材进行染色，染色过程可涉及温度和时间两个因素，克服了大多数化学药剂染色环境污染和染色深度有限的缺点。另外，该作品在高温条件下木材无开裂、变形等缺陷产生，具有较高的技术水平。该作品在使木材得到染色的同时，还可以提高木材的尺寸稳定性和防腐性。因此，该作品实用价值有很强，可广范应用于室内外家具、地板、木门等领域，具有较大的推广前景。其它说明无F参赛作品打印处木材物理染色摘要：常规的木材染色方法使用染料对木材或立木进行化学染色。 但对木材热处理也可以使木材的颜色深浅发生变化， 这就是木材物理染色。对三种木材用热压板干燥的方法进行热处理， 使其材色变深。并对试件进行色差分析，力学性能测试 ，表面接触角的测定。分析热压处理与材色变化的关系以及不同温度， 热压时间对木材的力学性能，润湿性的影响。关键词：木材 物理染色前言：化学方法对木材进行染色有可能产生污染，染色后也会出现脱色的现象。物理染色的方法不需要染料，无污染也不会产生脱色现象, 保留了木材天然的纹理与色泽。 对栎木， 水曲柳，桦木等纹理美观的木材进行物理染色，就会使其材色变深， 接近黑胡桃等高档木材的外观色泽，在满足消费者需求同时也可以充分利用木材。 木材物理染色绿色环保，简单易行，将会是木材染色的新方向。本文对三种木材的物理染色进行探讨。1. .染色原理：木材物理染色是将木材在150以上的高温条件下，利用木材在不同的温度和时间条件下降解程度不同，呈现不同颜色的原理，从而实现木材染色。2.材料与方法2.1材料3.55.0mm厚的栎木，桦木， 水曲柳薄木。将同一长片薄木锯截成六片短小薄木作为一组，宽度约为130mm。砂纸：NO100， NO180 犀利牌静电植砂2.2设备与工具游标卡尺 精确度0.02mm全自动色差计 ANGGUANG SC-80C 北京康光仪器有限公司表面接触角测量仪 contract angle system热压机 南海中联液压机械制造厂万能力学试验机 AVTOGRAPH AG-1 50kN2.3试验方法分别对桦木，栎木，水曲柳薄木在不同时间，不同温度下进行高温处理。以5min为时间间隔，选取5个热压时间，分别是： 10min，15min，20min，25min,30min据实际情况可尝试更小或更大的时间间隔。以20温度间隔，选取多个温度，分别是160，180， 200， 220， 240,但考虑到在180以上时木材颜色变化才开始明显，而且节省时间，所以主要以180至240之内进行高温处理。具体步骤：（1）分别对桦木，栎木，水曲柳试件标注。桦木用“H”标注；栎木用“L”标注；水曲柳用“S”标注。桦木和栎木分五组温度（每组5片薄木）分别标记H1, H2,H3 每个温度又有五个热压时间，每片分别标记为H1-1,H1-2,H1-3,H2-1,H2-2.其中H1，L1，S1不作处理为空白对照组。（2）量取各个试件厚度并称重，然后在其上标注厚度，重量。（3）高温处理三种木材。（4）再称重量，测尺寸。（5）砂光后测定各个试件的 l*（明度）a *（红绿轴色品指数）b*（蓝黄轴色品指数）的值， 得出色差值Eab* 。与空白对照组的l* ，a *b*，Eab*进行对照。（6）测量各个试件的与水的表面接触角，取左右两个接触角的平均值。（7）再将单个试件均匀截锯成五个小木条做成力学测试的试件。宽=17mm 厚度各板不同。含水率7%9%。采用两个支撑辊一个压头的方式加载， 跨距=120mm 测五个小试件的最大载荷， 最大弯曲应力和抗弯弹性模量，五个小试件力学性能指标平均值就是该试件的力学性能指标。结果分析染色效果分析从三个树种的Eab*变化曲线图可以看出，在同一热压温度条件下， 热压时间越长，Eab*值越大，木材颜色越深。 220以下Eab*增加较小， 即变色不是十分明显， 240 开始颜色很明显加深。水曲柳在240时较短的热时间也有较明显的变色。而桦木， 栎木则要在热压时间大于15Min后才开始明显的变色。 从照片中也可以看出材色的变化。但是热压板上下有温差所以个别试件材色变化有波动。照片上可以看出三种木材的纹理加深变得清晰。（照片见附图）3.2 润湿性能的影响测定了三种树种与水的表面接触角 从三幅曲线图的总体趋势可以看出， 试件的表面接触角均随着热压时间的增长而增大， 随着热压温度的升高而增大。桦木表面接触角增加较缓慢， 在热压时间为10分钟时，各热压温度下角度变化不大。但在240，10min处理， 接触角相对同一热压时间， 其他温度处理，已经明显增大。栎木接触角的增加接近直线在增长。240处理，接触角比其他温度处理的都要大。220，15min以后也有较明显的增大。水曲柳在热压时间为10min 时各温度处理下的接触角基本一致， 15min 以