竹材振动阻尼性能及其在竹质复合材料中的应用

S781.9; 经过历史自然演变,形成了竹子精巧的多级结构和优异的界面设计——刚性的维管束呈梯度均匀分布在柔性的薄壁细胞中,构成天然"岛链结构",赋予其高强高韧的同时,通过薄壁细胞和孔隙结构变形或胞间层裂纹偏转来达到吸收能耗、增加阻尼效果,从而抵御自然灾害(雨、雪、风)的侵蚀.本研究从多尺度结构特征(宏观-微观)和化学组分(线形纤维素分子链-无定形木质素聚合物)2方面阐述竹材的振动阻尼特性,分析环境因子(温度、湿度)对其的作用机制,在此基础上,总结竹质复合材料的振动阻尼机理.基于目前广泛应用的竹/木、竹/塑及竹纤维/橡胶颗粒3种复合方式,阐述竹质复合阻尼材料的结构和工艺特征,总结4种层积结构(基础性阻尼、抗冲击型阻尼、轻量型阻尼和静音型阻尼)对竹质复合材料振动阻尼性能的影响规律.依据"材料-结构-功能"一体化设计原则,梳理竹质复合阻尼材料在体育、建筑、交通和电子信息等领域的应用前景.最后,从竹材生物学振动阻尼特征、竹质复合阻尼材料减振调控机制、竹质智能阻尼新材料研发以及制品标准化制定等方面,提出亟需解决的共性科学问题和关键技术.竹质复合阻尼材料具有吸能降耗和抗振降噪功能,在建筑、交通和机械等领域的噪音与振动污染防治方面具有重要意义.