發(fā)布時間：2021-02-17 08:12

　　中國作為一個農(nóng)業(yè)大國,水資源不僅匱乏而且分布不平衡。另外,傳統(tǒng)粗放式的灌溉方式極易造成水資源的大量浪費,因此發(fā)展節(jié)水灌溉新技術(shù)至關(guān)重要。紡織品因其內(nèi)部存在豐富的毛細管通道,具有優(yōu)良的儲存和釋放水分的能力,因而在農(nóng)林業(yè)節(jié)水灌溉中展現(xiàn)出巨大潛力。但是現(xiàn)有的灌溉織物存在灌溉周期短、無法克服土壤和作物重力作用而壓縮下沉等缺陷,而且無法實現(xiàn)對作物按需調(diào)控灌溉,因此亟需探索成本較低且能夠?qū)崿F(xiàn)水量調(diào)控的節(jié)水灌溉新技術(shù)�；谥参镳B(yǎng)分傳輸原理,纖維集束體內(nèi)部因具有類植物木質(zhì)部導(dǎo)管的結(jié)構(gòu),而具有較好的芯吸性能。同時,在新型灌溉體系中使用可降解纖維制備的纖維集束體符合環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的要求,能夠很好地應(yīng)用于農(nóng)林業(yè)灌溉。但目前國內(nèi)外對于纖維集束體在農(nóng)林業(yè)灌溉中應(yīng)用的研究相對較少,因此有必要對影響纖維集束體芯吸性能的因素進行系統(tǒng)性研究,并探討其在節(jié)水灌溉上的應(yīng)用,以填補纖維集束體在該領(lǐng)域應(yīng)用的空白。本課題基于植物養(yǎng)分傳輸原理,以約束條件下的纖維集束體和纖維集束體為輸水主體介質(zhì)制備的芯吸灌溉模型為研究對象,研究了纖維表面性質(zhì)及種類、纖維結(jié)構(gòu)參數(shù)、纖維集聚狀態(tài)等因素對纖維集束體芯吸性能的影響,并探究了對最終芯吸灌溉... 

【文章來源】：東華大學(xué)上海市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

植物木質(zhì)部導(dǎo)管系統(tǒng)的SEM圖像

壞鬧饕??Γ?蛘秈謔???溝靡度庀赴?濃度升高，最后形成了從植物根部導(dǎo)管到莖部導(dǎo)管、葉柄、葉脈最后到葉肉細胞的一系列水勢梯度，使得水分能夠不斷的從土壤中運輸?shù)街参锏母鱾�部位[16]。從土壤到樹木葉片的運輸過程中，存在一個連續(xù)的水柱，而水柱的連續(xù)性則依靠分子間的內(nèi)聚力進行維持[17]。導(dǎo)管管壁的纖維素分子對水分還有黏附力的作用，粘附力遠遠大于導(dǎo)管內(nèi)水柱的張力。在黏附力和內(nèi)聚力的作用下，維持植物體內(nèi)導(dǎo)管水分的連續(xù)性，蒸騰作用下，實現(xiàn)水分的長距離運輸[18]。1.2.2.2植物分支結(jié)構(gòu)最小阻力定律圖1-3樹形分支結(jié)構(gòu)示意圖從圖1-3可以看出，整個樹形分支網(wǎng)絡(luò)，從根到莖到葉，從下往上，導(dǎo)管的管徑不斷變小，上下形成一定的拉普拉斯壓力值，作為一股很大的拉力，使得水分源源不斷地向上運輸，為植物基本生命需要提供水分[19]，同時植物樹狀分支網(wǎng)絡(luò)所遵循的構(gòu)造定律的最佳配置使得植物從土壤中汲取的水分沿著根部向各部位傳輸時的阻力最小[20]，有利于養(yǎng)分物質(zhì)從土壤傳送到樹木的各個部位。1.2.2.3植物體內(nèi)的毛細作用植物內(nèi)部的毛細作用是植物體內(nèi)液體運輸?shù)淖钪匾獎恿Γl(fā)生毛細作用的主要部位就是植物的木質(zhì)部導(dǎo)管。植物木質(zhì)部導(dǎo)管是緊密堆積的管狀結(jié)構(gòu)，導(dǎo)管中的管狀結(jié)構(gòu)形成一個個天然的輸水通道，水分在導(dǎo)管中遇到的阻力較小，只要導(dǎo)管兩端存在水勢差，水分即可實現(xiàn)在導(dǎo)管中的快速運輸，從而將水分輸送到植物的各個部位[21]。而在植物體內(nèi)，這個水勢差一般由毛細管作用力來進行施加，從而達到液體在導(dǎo)管中順利運輸?shù)哪康摹?

蒣29-30]。紡織材料內(nèi)部具有不規(guī)則直徑和長度的毛細管結(jié)構(gòu)，為紡織材料吸收和運輸液體提供了有利條件，紡織材料對流體吸收遵循毛細管法則[28]。可以看出紡織材料內(nèi)部的多孔結(jié)構(gòu)是發(fā)生芯吸的有利環(huán)境。紡織材料對液體的吸收可以通過潤濕和芯吸兩個基本特性進行評估。潤濕可以通過固液接觸產(chǎn)生的接觸角、表面張力大小及液滴吸收的時間長短進行衡量，而芯吸作用可以通過液體的擴散面積、芯吸高度和芯吸液體重量等進行評價。當織物表面滴加一滴液滴時，在織物表面會有不同的現(xiàn)象出現(xiàn)：不吸收，部分吸收和完全吸收[31]，如圖1-4所示。從圖中可以看出，織物表面和液滴表面會形成接觸角，可以使用固液接觸角的大小來衡量紡織材料的吸水性能。。圖1-4織物吸收液體水平如果液體分子具有比液體與它們接觸的固體表面分子之間的相互作用更大的重力，則不會發(fā)生吸收，液體傾向于匯聚成液滴（θ≈180°）。當液體分子相互吸引力小于液體分子受到的固體表面分子作用力時，液體將會在織物上進行擴散，液滴被完全吸收（θ≈0°）。如果液體和固體之間的相互作用不是很大，則會有部分吸收（0°≤θ<180°）。因此，接觸角在一定程度上可以描述材料吸收液體的能力，即接觸角越小，材料吸收液體的能力越高。當液體浸潤織物時，液滴中的分子將沿著具有較大表面張力的固-氣接觸表面（SV）的方向在固體表面上出現(xiàn)鋪展。固液形成的接觸角的大小還取決于溫度、大氣壓力、液體的性質(zhì)和粘度，以及紡織材料的性質(zhì)。

【參考文獻】：
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本文編號：3037706