用Altami Studio软件分析基于植物纤维的保温材料
抽象 – 本文介绍了基于植物纤维的隔热材料的分析结果。 建议使用亚麻加工厂的二次原料 – 亚麻籽 – 作为绝热板生产中的填充纤维。
本文分别介绍了使用光学显微镜和电子显微镜对亚麻纤维和亚麻纤维的微观结构进行研究的结果。 已经进行了一组旨在确定绝热材料的物理和机械特性的实验。 与基于亚麻纤维的绝热材料相比，测试结果证明由亚麻制成的绝热板的效率更高。 已经确定了有助于降低由亚麻制成的绝热材料的导热系数的主要因素。
介绍
在全球能源危机的条件下，高效建材制造业的发展和燃料和能源经济的发展，包括通过建筑，施工和技术设备封套减少热量损失仍然是优先任务之一。 借助保温材料改善建筑围护结构的热阻是降低热能成本的主要解决方案。
除了显着节省供热能源外，植物性绝缘材料可能有助于改善生态条件，包括减少二氧化碳排放量。 因此，基于植物纤维的新型高效隔热材料的开发符合上述标准，在绝缘材料制造领域是非常热门的。
俄罗斯生产的绝热板Ecoteplin在这方面可以被认为是一个成功的发展。 板由亚麻纤维和粘合剂 – 淀粉制成。 硼酸盐被用作防火和生物抗菌剂[3]，[4]。
在里加技术大学进行了研究，旨在开发基于麻片，液压石灰和各种添加剂的隔热材料。 因此，获得了密度为312-337 kg / m3的绝热材料，其热导率范围为0.101 W /（m°С）
材料和方法
使用光学显微镜分析亚麻的微观结构和亚麻纤维的表面。 分析光学显微镜上的微观结构AltamiMЕТ5С允许获得分析物体表面结构的图像。 显微镜在镜头上安装了一个基于光线反射的特殊灯。 获得的图像显示在电脑屏幕上并记录在硬盘上。 应用Altami Studio软件允许将获得的样本碎片的后续图像组合以扩大分析材料图像的面积。
对于由亚麻和亚麻纤维制成的纤维填充物以及由亚麻纤维和亚麻纤维的混合物制成的纤维填充物以80:1的比率分别进行旨在确定样品的物理和机械性质的主要实验，20。
确定植物纤维绝缘材料的导热性
在研究的初始阶段，以下植物纤维被认为是获得高效隔热板填充物的潜在原料：荨麻，芦苇，亚麻，亚麻，油棕树皮。 使用硅酸钠作为粘合剂。 对于密度为50kg / m 3的绝热材料中各种来源的纤维填充物测定热导率。
在由植物纤维制成的材料中，由荨麻和亚麻制成的样品表现出最低的导热率，其等于0.041W /（m°С），为0.006-0.014W /（m°С） ）低于基于其他类型填充纤维分析的材料的比率。
光和电子显微镜在分析亚麻籽和亚麻籽纤维结构中的应用
用光学显微镜结合分析样品的随后放置的片段的图片获得亚麻纤维（图1）和亚麻诺伊（图2）的图像。 例如，图2显示了一个6厘米长的亚麻的图像。 由图中的框突出的片段在图2b中以放大的形式呈现。
所获得的图像证明，亚麻纤维由较细纤维的聚集体组成 – 通过基本纤维彼此牢固地连接的基本纤维束，从而确保了亚麻茎纤维系统的牢固的纵向连接。与此同时，亚麻诺伊由粗糙的基本纤维束组成（图2a）。由于混沌接触连接，诺诺尔中的基本光纤周期性地相互连接。因此，形成网状纤维框架，其确保亚麻诺伊整个结构的牢固的纵向连接。由于形成空间网状纤维系统的初级纤维形式的侧枝，所述烟粒互相连接。基本纤维是纺锤形的植物细胞。在反射光的微观图像（图2b）中可以看到，基本光纤具有从4μm到6μm直径的窄内部通道。基本纤维的长度从8毫米到12微米的直径从10毫米变化到40毫米。
在初级光纤的结构中区分了几种不同折射率的同心排列的层[14]。 盖子的第一个区域相对较薄，主要由彼此粘合细胞的果胶物质组成。 主要壁由纤维素组成，具有显着的半纤维素含量，果胶和木质素通常构成下一个区域。 次生壁也由纤维素形成，并且由于上述物质的添加量较少而具有不同的折射率。 在开发的初始阶段，基本纤维基本上是充满等离子体的圆形细胞。 随着相应区域的增长，这些细胞伸长，它们的覆盖层从内部显着增厚并且达到这样的厚度，使得具有等离子体的内腔可以仅被看作非常窄的通道。
因此，所获得的旨在分析纤维结构的光学显微镜结果（图2b）完全证明了初级纤维中存在空隙通道。
扫描电子显微镜的应用允许目测证明亚麻纤维由基本纤维束组成（图3）。在光纤的图像中，框架突出显示了图3b中放大的片段。由箭头标记的白色结构是由于存在非纤维素多糖和果胶而形成的微纤维[15]。进行的电子显微镜分析证实了在用光学显微镜研究亚麻籽时确定的基本纤维的形态学参数，它还允许确定纤维束的直径从50μm到70μm的直径，因为在纤维中存在10-20个基本纤维捆绑结构。显微分析的数据表明，与基于亚麻纤维的材料相比，亚麻诺伊可以形成较少“粗”且更有效的绝热微网结构。
结论
在所考虑的基于植物纤维的绝热材料中，基于亚麻或荨麻纤维的绝热材料显示出最佳的导热指标。
传导光学显微镜测试允许确定亚麻诺伊的微观结构是由混沌相互连接的基本纤维的聚集制成的，这些条件形成了亚麻诺伊的网状纤维框架的形成。 在接触的过程中，亚麻诺伊斯形成了一个空间微网格纤维系统。 已确定初级纤维是直径8微米至12微米的微管，空隙通道的直径为4微米至6微米，这与岩棉的固体纤维的尺寸相容，确保形成高效 隔离结构。
所获得的由亚麻制成的绝缘材料具有0.036-0.041W /（m°С）的热导率和从0.11∙10-2 MPA变形10％时的抗压强度至0.33∙10-2 MPA，密度从50kg / 立方米至110千克/立方米。
已经确定了对纤维填充物的导热率具有显着影响的因素：直径小于20μm的纤维的存在; 纤维中空隙通道的存在; 纤维在空间中的混乱方向性，确保形成网状结构框架; 减少总纤维接触面积; 减小绝热材料结构中微孔的尺寸和局部化。