Tổng quan

Với sự phát triển của công nghệ dệt tre, tất cả các loại hình dạng phức tạp của hàng thủ công dệt tre, yêu cầu cao hơn về tính linh hoạt và sức mạnh của thanh tre. Trong dân gian, dựa vào trí tuệ của người dân Trung Quốc, các phương pháp sấy khô tự nhiên, nướng lửa mười mấy giây, nấu nước muối 10 phút đều có thể nâng cao tính dẻo dai và cường độ của thanh tre. Trong những năm gần đây, nhiều học giả cũng đã thông qua các thí nghiệm khác nhau trong phòng thí nghiệm để nghiên cứu các cách hiệu quả để cải thiện tính linh hoạt và sức mạnh của thanh tre và đã đạt được những kết quả đáng kể.

Phương pháp nghiên cứu

Chen Hong và những người khác tại Đại học Lâm nghiệp Nam Kinh, đã thực hiện nghiên cứu thực nghiệm để cải thiện tính linh hoạt và sức mạnh của thanh tre bằng cách sử dụng thiết bị vi mô chính xác Sanying nanoVoxel-3000 series. Thanh tre từ tre tự nhiên được xử lý thành thanh tre siêu mềm với độ bền kéo cao hơn bằng cách sử dụng phương pháp tiền xử lý các dung dịch NaOH nồng độ khác nhau. Kiểm tra quét độ phân giải cao của mẫu tre được thực hiện bằng công nghệ microCT, thu được sự phân bố sợi bên trong mẫu, chỉ ra những thay đổi cấu trúc bên trong thanh tre, làm rõ thêm cơ chế tăng cường độ bền và độ dẻo dai của thanh tre đằng sau việc xử lý kiềm.

Kết quả chính

Việc xử lý kết quả scan của MicroCT bằng phần mềm để có được hình ảnh hiệu ứng sau đây, bạn có thể quan sát rõ ràng hình dạng, hướng dẫn và kích thước và phân bố không gian của các khe nứt. Kết quả cho thấy: các thanh tre không được xử lý dưới độ cong nhẹ và các vết nứt xuất hiện trên bề mặt có thể mở rộng khi lực uốn được áp dụng tăng lên, cuối cùng dẫn đến gãy thanh tre và các vết nứt có thể dễ dàng mở rộng theo hướng vuông góc với trục sợi. Đối với các thanh tre được xử lý, mặc dù các vết nứt lớn hơn xuất hiện trên bề mặt của thanh tre dưới sự uốn cong mạnh mẽ, các vết nứt mở rộng dọc theo trục sợi thay vì vuông góc với trục. Dưới tác dụng uốn cong, các thanh tre được xử lý có nhiều dải cắt gần các vết nứt (được chỉ ra bởi mũi tên màu xanh lá cây), trong khi chỉ có một hoặc hai vết nứt lớn được tìm thấy trong các thanh tre không được xử lý (được chỉ ra bởi mũi tên màu vàng).

Kết quả hình ảnh MicroCT của các lát xuyên tâm ở các vị trí khác nhau của thanh tre uốn cong

(a) Vị trí của các thanh tre uốn cong, (b) tre ngoài không được xử lý, (c) tre ngoài được xử lý 15% NaOH,

(d) Endocarpus chưa được xử lý, (e) Endocarpus được xử lý 15% NaOH

Trong khi đó, cấu trúc lỗ chân lông thanh tre đã được xử lý và chưa được xử lý cũng không giống nhau. Như hình ảnh dưới đây cho thấy, mức độ tế bào mô tường mỏng ở ngoại vi của thanh tre được xử lý cao hơn so với phần giữa, tạo thành gradient mật độ, và ngoại vi có mật độ cao nhất và căng thẳng lớn nhất. So với cấu trúc tương đối đồng nhất trong các thanh tre bên trong được xử lý, cấu trúc phân loại này tăng cường đáng kể độ cứng uốn của các thanh tre bên ngoài được xử lý. Dưới cùng một điều trị, thanh tre bên ngoài khó bị gãy hơn thanh tre bên trong khi uốn cong。

Kết quả hình ảnh MicroCT mặt cắt của thanh tre cong

(a) tre ngoại bào chưa được xử lý, (b) tre ngoại bào được xử lý 15% NaOH, (c) tre ngoại bào chưa được xử lý, (d) tre ngoại bào được xử lý 15% NaOH

Kết luận

Chụp microCT độ phân giải cao đạt được hình ảnh 3D về trạng thái sợi bên trong của mẫu thử, tiết lộ tính linh hoạt và độ bền kéo của các thanh tre bên trong và bên ngoài được xử lý với nồng độ kiềm khác nhau. Đây là một phương pháp hiệu quả để nghiên cứu cấu trúc vi mô của vật liệu sợi thực vật dưới tác động của các nồng độ kiềm khác nhau. Kỹ thuật chụp CT độ phân giải cao có thể được áp dụng cho các nghiên cứu khoa học tương tự.