压制碳化木材料生物复合材料的制备和机械表征

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 可持续建筑 可持续建筑
• 绿色化学 绿色化学

背景情况:

• 传统建筑材料对二氧化碳排放有很大贡献.
• 越来越需要可持续和环保的建筑材料.
• 木材粉是一种大量的废物,有可能用于复合材料.

研究的目的:

• 开发和评估碳化生物复合材料使用木材粉和可持续结合剂.
• 优化混合设计和碳化工艺,以提高机械性能和耐用性.
• 为了减少建筑材料中的水泥含量和相关的二氧化碳排放.

主要方法:

• 木材粉经过处理,并与粘合剂 (水泥,石灰,页岩灰) 和添加剂 (沙子) 相结合.
• 复合材料经过受控的碳化过程.
• 测试了机械性能 (压力强度,软化系数).
• 使用XRD和SEM分析了微观结构和组成.
• 测量二氧化碳排放量,并与传统材料进行比较.

主要成果:

• 用水处理的粉和20%的砂进行水处理的基于水泥的复合材料显示强度增加了44% (高达9.6MPa).
• 用页岩灰取代30%的水泥,提高了55%的强度和耐水性 (软化系数:0.55).
• 碳化增加了12%的强度和2%的密度,改善了水分耐用性.
• XRD和SEM证实了石的形成和一个凝聚的微观结构.
• 优化的配方可实现高达65%的二氧化碳排放减少.

结论:

• 碳化木材粉生物复合材料为传统建筑材料提供了高性能,可持续的替代品.
• 优化的配方表现出优越的机械性能,耐用性和减少对环境的影响.
• 这些发现支持工业采用这些生物复合材料用于轻量化墙应用,与循环经济原则保持一致.