棕榈纤维表面硅石分布规律的研究开题报告

 2021-08-08 21:25:01

1. 研究目的与意义

硅在植物中普遍分布,目前硅石在古环境研究,考古学,地质学以及植物学,农学,医学等领域得到广泛应用。研究硅石在植物中的分布排列规律对于改善木材生物的物理性能以及力学强度等有重要意义,同时对于实现木材-无机质复合材的人工模拟或木材-无机质复合材的仿生合成也具有重要意义。通过对植物中硅石排列分布的研究有助于实现植硅石的提取利用,对于制备纳米结构SiO2等有重大作用。

棕榈在我国种植广泛,棕榈纤维在我国古代就已经被用于编制绳索、蓑笠等日常用品,在现代又被用于制备复合材料、弹性材料等新的领域,棕榈纤维获得简单且来源广泛,但是对于其的研究仍未得到高度重视。本课题以棕榈为研究对象,通过对其纤维上的硅石分布规律的研究,以便为植硅石及棕榈的研究应用提取提供科学依据。

2. 国内外研究现状分析

近年来,国内外学者对于植物中硅已经有一些研究。Raveb(1983)对大豆、小麦以及水稻对于Si的吸收与运输进行了研究,结果表明植物中的Si的长距离运输仅限于木质部,较多的Si沉积于木质部导管,Si在通过木质部时必须保持在溶液中,即必须保持非聚合状态。王爱华等(2007)对竹材生物矿化形成纳米结构二氧化硅进行了研究,结果表明可以考虑通过森林培育措施人为地引导或控制生物的矿化过程,使生物矿化材料赋予竹材新的性能,从而达到竹材改性的目的。闭梅松和邱坚(2007)对木材细胞中二氧化硅的吸收、运输与聚积进行了研究,结果表明 ,植硅石的形成过程其实质是生物矿化的过程,其中环境、木材中的有机成分、木材本身的构造以及树龄等对于木材细胞中二氧化硅的吸收、运输与聚积都有影响。崔鹏等(2009)对玉米植株中的植硅石进行了研究,研究结果表明:玉米茎表皮片中的植硅石依据硅质细胞的形貌形成纵向排列的方形或哑铃,而玉米叶片由于硅质细胞较宽,形成横向排列的哑铃型植硅石,且表面平整。

也有一些学者对于棕榈进行了研究。翟胜丞(2010)对棕榈类纤维的结构、化学、物理性能进行了研究,结果表明:棕榈的维管束是天然交织在一起的,其维管束交叉生长,交叉角的角度和棕榈主干的周长有良好的线性关系。棕榈纤维中纤维素、半纤维素、木素的含量较高。随着纤维束直径的增大,其拉伸强度和杨氏模量都有递减的趋势。李晓龙(2012)对棕榈纤维的基本性能进行了研究,结果表明棕榈纤维其实是由数百根棕榈单纤维缔合成的维管束。维管束表面不光滑,存在较多孔洞。其纤维主要由纤维素以及木质素构成。棕榈纤维具有较好的回弹性能,优良的吸湿性能。郭敏(2014)对棕榈纤维结构与力学性能进行了研究,结果表明:棕榈纤维属于粗制纤维,表面存在大量规律排列的硅石物质。细胞表面存在细小纹路有利于纤维间的牢固连接。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容:本课题对棕榈纤维表面的硅石排布进行研究,利用显微镜观察纤维表面硅石的排列,探究棕榈纤维表面硅石的排列规律。

研究计划:2016年1月-2016年1月 :搜集资料,制定实验方法;

2016年1月-2016年2月 :资料整理分析,实验准备;

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4. 研究创新点

棕榈纤维的应用历史悠久,但是对其纤维表面性能的研究较少,本课题通过对其表面硅石的形态进行分析以及对其排列规律的分析研究,尝试探究其分布规律与性能之间的相互作用。

为硅石对生物性能影响、作用,提取植硅石以及是否可以成为应用性晶体等的研究提供科学依据。

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