Влияние факторов на характеристики эффекта памяти формы древесины, страница 4

Величина показателя Rr, который отражает степень восстановления постоянной формы образца, для древесины бука и березыимеет близкие значения. Как следует из графика (рисунок 9), удельная поверхность образцов бука и березы после возвращения в исходные физические условия практически полностью восстанавливается.

Для древесины сосны величинаэтого показателя несколько ниже, при этом величина удельной поверхности18увеличивается, что может быть объяснено появлением более значительных необратимых деформаций.В пятой главе показано практическое применение закономерностей ихарактеристик ЭПФ древесины. Результаты работы и разработанные методикивнедрены в учебный процесс по курсу «Современные проблемы науки о древесине» и «Физика древесины», для направления подготовки «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств» (35.03.02 и 35.04.02).Разработан способ визуализации и квантификации эффекта памяти формы древесины и древесных материалов. Даны практические рекомендации по использованию полученных экспериментально-теоретических закономерностей ЭПФв деревообработке.

На основе полученных экспериментально-теоретическихрезультатов была разработана экспресс-методика для ЗАО «Коралл» (г. Пушкино, Московская область) по оценке способности древесной породы запоминать временную форму. Экономический эффект от внедрения составил 415 000р. (в ценах 2015 г.). Разработана конструкция датчика для определения влажности воздушной среды с чувствительным элементом из древесины. Данноерешение прошло апробацию на предприятии МУП ГП Сергиев Посад «Теплосеть» (г. Сергиев Посад, Московская область). Экономический эффект от внедрения предложенного решения 31 860 р.

(в ценах 2015 г.).ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ1) Комплексный биополимер древесина относится к классу функциональныхматериалов, в частности, к подклассу «умных» материалов (smart materials).Доминантным признаком умных материалов является эффект памяти формы.Носителем ЭПФ древесины являются квази-остаточные замороженные деформации.2) Характеризация ЭПФ позволяет всесторонне исследовать проявления данного эффекта в древесине, выявить влияние факторов на характеристики эффекта памяти формы древесины.3) Модель гигро(термо)-механических деформаций древесины и общепринятаясистема показателей количественной оценки ЭПФ в полимерах (Rr –доля обратимых деформаций) и (Rf – доля фиксированных (сет) деформаций) использованы для описания проявлений эффекта памяти формы древесины имогут применяться для сравнительной оценки эффекта памяти натуральнойдревесины и перспективных древесных нанокомпозитов.

Разработан способколичественной оценки и визуализации эффекта памяти формы древесины;4) Экспериментально определено влияние факторов (температуры, влажности,породы, продолжительности нагружения и охлаждения) на характеристикиЭПФ. Доля обратимых деформаций Rr при изменении температуры в направлении вдоль волокон для образцов строганого шпона из сосны и бука имеютдовольно высокие значения (0,9244 - 0,9729). При изменении влажности для19всех видов шпона отмечены также высокие значения (0,789 - 0,948).

Внаправлении поперек волокон показатели ЭПФ ниже. Реконструированныйшпон способен запоминать исходную форму в меньшей мере. Показатель Rfотражающий способность запоминать временную форму, в направлениивдоль волокон и поперек для всех пород и видов шпона имеет также высокиезначения (0,923-0,943 и 0,833-0,8927, соответственно). При изменении температуры показатели несколько ниже.5) При многократных изменениях влажности и температуры показатели Rr и Rfв направлении вдоль и поперек волокон для всех пород снижаются, что связано с увеличением доли пластических деформаций в общей гигро(термо)механической деформации.6) Выполнено исследование и визуализация многоформового эффекта памятидревесины.

Экспериментально показано, что древесина запоминает 3 формы.7) Впервые установлено изменение молекулярно-топологического строениядревесины при различных проявлениях ЭПФ методом термомеханическойспектрометрии, получены количественные и молекулярно-релаксационныехарактеристики древесины. Исследования, проведенные методом ТМС, показали связь между показателями деформационных превращений, вызывающихЭПФ, и изменениями молекулярно-топологического строения.

При образовании временной формы происходит существенная трансформация топологической структуры древесины, формируется полиблочная структура (тетраблочная у сосны, триблочная у бука). При возвращении исходной формыпроисходит полная структурная деградация высокотемпературного аморфного блока псевдосетчатого строения и кристаллического блок-узла разветвления псевдосетки, восстанавливается исходная топологическая структурадревесины с некоторыми количественными изменениями молекулярнорелаксационных характеристик.8) Впервые исследована удельная поверхность древесины при различных проявлениях ЭПФ методом низкомолекулярной адсорбции криптона, позволяетпровести оценку изменений структуры.

Наибольшие изменения при образовании временной формы и восстановлении исходной наблюдались для древесины бука.9) Результаты работы и разработанные методики внедрены в учебный процесспо курсу «Современные проблемы науки о древесине» и «Физика древесины» для направления подготовки «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств» (35.03.02 и 35.04.02).10) Даны практические рекомендации по использованию полученных экспериментально-теоретических закономерностей ЭПФ в деревообработке.

На основе полученных экспериментально-теоретических результатов была разработана экспресс методика для ЗАО «Коралл» (г. Пушкино, Московская область) по оценке способности древесной породы запоминать временнуюформу. Экономический эффект от внедрения составил 415 000 р. (в ценах2015 г.). Разработана конструкция датчика для определения влажности воздушной среды с чувствительным элементом из древесины. Данное решение20прошло апробацию в МУП ГП Сергиев Посад «Теплосеть» (г.

Сергиев Посад, Московская область). Экономический эффект от внедрения предложенного решения составил 31 860 р. (в ценах 2015 г.).СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТЦИИВ изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России1. Экспериментальные исследования влияния наноструктурных измененийдревесины на ее деформативность [Текст] / Б.Н. Уголев, Г.А. Горбачева, С.Ю.Белковский и др. // Лесной Вестник Московского государственного университета леса. – 2012. – №7 (90). – С.

124-127.2. Уголев, Б.Н. Экспериментальное исследование показателей эффекта памяти древесины [Текст] / Г.А. Горбачева, С.Ю. Белковский // Вестник Московского государственного университета леса – Лесной Вестник – 2014. – №2(101). – С. 62-65.3. Уголев, Б.Н. Многоформовый эффект памяти древесины [Текст] / Г.А.Горбачева, С.Ю. Белковский // Вестник Московского государственного университета леса – Лесной Вестник – 2014. – №2 (101).

– С. 66-70.В других изданиях4. Уголев, Б.Н.Визуализация эффекта памяти древесины в шпоне[Текст] / Г.А. Горбачева, С.Ю. Белковский // Технология и оборудование дляпереработки древесины: Сборник научных трудов МГУЛ, выпуск 353, ФГБОУВПО МГУЛ. – М., 2011. – С. 226-232.5. Уголев, Б.Н. Параметры эффекта памяти древесины [Текст] / Г.А. Горбачева, С.Ю.

Белковский // Технология и оборудование для переработки древесины: Сборник научных трудов МГУЛ, выпуск 358 ФГБОУ ВПО МГУЛ. – М.,2011. – С. 9-13.6.Уголев, Б.Н. Количественная оценка эффекта памяти древесины [Текст]/ Г.А. Горбачева, С.Ю. Белковский // Актуальные проблемы и перспективы лесопромышленного комплекса: материалы Международной научно-техническойконференции, посвященной 50-летию кафедры механической технологии древесины ФГБОУ ВПО КГТУ / отв. ред. С. А. Угрюмов, Т. Н. Вахнина, А.

А. Титунин. - Кострома: КГТУ, 2012. - С. 38-42.7. Уголев, Б.Н. Влияние древесной породы на показатели эффекта памяти / Г.А. Горбачева, С.Ю. Белковский // Збiрник тез доповiдей Мiжнародноïконференцiï «Екологобезпечнi ресурсозберiгаючi технологiï оброблення деревини». – Киев 2013.

– С. 39-40.8. Уголев, Б.Н. Плив породи деревини на показники ефекту пам’ятi / Г.А.Горбачева, С.Ю. Белковский // Науковий вiсник Нацiонального унiверситету21бiоресурсiв i природокористувания Украiни. Серiя: технiка та енергетика АПК.– Вип. 185, ч. 2. – Киев 2013. – С. 118-125.9. Уголев, Б.Н. Влияние замороженных упруго-эластических и пластических деформаций на показатели эффекта памяти древесины [Текст] / Г.А.Горбачева, С.Ю.

Белковский // Технология и оборудование для переработкидревесины: Сборник научных трудов МГУЛ, выпуск 368, ФГБОУ ВПО МГУЛ.– М., 2013. – С. 7-11.10. Белковский, С. Ю. Влияние продолжительности нагружения и охлаждения на соотношение компонентов деформации и показатели ЭПФ / С.Ю.Белковский // Технология и оборудование для переработки древесины: Сборникнаучных трудов МГУЛ, выпуск 370, ФГБОУ ВПО МГУЛ. – М., 2014. – С. 4447.11. Горбачева, Г.А. Нано-микрофрагментационные изменения древесинысосны при различных влажностных состояниях / Б.Н. Уголев, В.Г. Санаев, С.Ю.Белковский и др.

// Технология и оборудование для переработки древесины:Сборник научных трудов МГУЛ, выпуск 370, ФГБОУ ВПО МГУЛ. – М., 2014.– С. 10-25.12. Уголев, Б.Н. Характеризация эффекта памяти древесины методомтермомеханической спектрометрии / Г.А. Горбачева, С.Ю. Белковский и др. //Строение, свойства и качество древесины: Тезисы докладов V Международногосимпозиума РКСД ФГБОУ ВПО МГУЛ. – М., 2014. – С.4913. Уголев, Б.Н.

Характеризация древесины как объекта сушки / Г.А.Горбачева, С.Ю. Белковский // Проблемы ресурсо- и энергосберегающих технологий в промышленности и АПК: Сборник трудов, Международная научно техническая конференция ИГТХУ. – Иваново, 2014. – С. 291-293.14. Уголев, Б.Н. Характеризация эффекта памяти древесины методомтермомеханической спектрометрии / Г.А.

Горбачева, С.Ю. Белковский и др. //Строение, свойства и качество древесины: сборник материалов V Международного симпозиума РКСД ФГБОУ ВПО МГУЛ. – М., 2014. – С. 162-166.15. Уголев, Б.Н. Исследование удельной поверхности древесины методомнизкомолекулярной адсорбции криптона при различных проявлениях эффектапамяти древесины / Г.А. Горбачева, С.Ю. Белковский, В.Г. Санаев. // Технология и оборудование для переработки древесины: Сборник научных трудовМГУЛ, выпуск 377, ФБГОУ ВПО МГУЛ. – М., 2015. – С. 17 - 24.16. Ugolev, B.