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随着科技的进步,环境的压力也越来越大。自然资源的短缺也日益明显,全球能源和气候问题愈渐突出,使得人们不仅要关注全球经济发展,更加要注意新能源的研发以及对于自然环境的保护。而现阶段主要使用的缓冲包装材料,不是难以降解,对环境有危害,就是采用由石油提取的物质作为原料加剧了不可再生资源的消耗。而现在使用的绿色环保型的缓冲材料由于缓冲性能,使用范围,价格等方面原因还不能立即完全取代原有的缓冲材料,因此对于新型缓冲包装材料的研究是很有必要的。受到柚子这种在自然界中分布广泛,果皮具有良好缓冲性能的启发,利用仿生学的方法,本课题选择柚子中果皮作为仿生对象,通过对柚子中果皮结构观察以及其压缩性能分析,结合缓冲材料的设计原则,针对其结构和功能建立了仿生模型,并适当选用了与其组成成分相近的可生物降解材料,制备出一种具有柚子中果皮结构与特点的缓冲包装材料,使其具有良好的缓冲性能。本文主要做了以下几方面的研究:1.研究发现柚子中果皮是一种孔径大小具有连续变化的特点的缓冲材料,由外到内,孔径逐渐变大。在静态压缩试验下,柚子中果皮的应力-应变曲线开始时的模量很小,而后要具有一个相对较大的上升,在大应变下的单位体积变形能也很大,可以从一方面看出其在压缩过程中的能量吸收较大。若将此性能应用于包装材料,则可制备出一种新的能更好保护内装物的缓冲包装材料。2.根据柚子中果皮的结构与性能。通过与缓冲包装材料设计相结合。分析并建立了具有孔径大小变化的结构模型。3.采用纸浆纤维作为基材、羧甲基纤维素为胶黏剂、偶氮二甲基酰胺为发泡剂。通过对胶黏剂含量,以及发泡剂用量对力学性能的影响,以及发泡剂用量与孔径尺寸大小的关系,确定了单层材料的材料组成和结构参数:胶黏剂用量为20%、发泡剂用量分别为1%、1.5%、2%。4.采用多层浆料同时发泡的方法,制得具有了类似柚子中果皮结构特点的仿生发泡包装材料,对其进行了静态压缩性能测试,分析。发现具有仿生结构的缓冲材料对于小件物品的包装具有良好的效果,并且适用范围更宽。5.通过对发泡剂用量分别为1%、1.5%、2%单层的缓冲材料的应力应变关系进行公示拟合,而后绘出了串联后的理论应力应变曲线,与实际制得的多层缓冲材料曲线相似度很高。也可以看出在制备过程中可能有气体相互渗透的现象发生。