香蒲葉保暖性能的初步研究

崔海嵩，張洪亭

（濟南工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 山東濟南 250200）

1 背景

香蒲草別名有蒲草、蒲菜。因其穗狀花序呈蠟燭狀，故又稱水燭。是一種水邊生長的多年生宿根性挺水植物，草本，地下根莖粗狀，匍伏于泥中，地上莖直立呈圓柱型可達(dá)2米。葉片呈窄帶形，寬4-6mm，長0.5-1.2米，深綠色，基部呈長鞘抱莖，合抱直立，莖生葉僅有葉鞘且無葉片。熱帶和溫帶地區(qū)的溪床、廢魚池、稻田、沼澤、海岸濕地等均呈現(xiàn)帶狀分布。干態(tài)香蒲葉子是動物飼養(yǎng)用新型墊料[1]。香蒲廣泛分布?xì)W洲、北美、前蘇聯(lián)中部、西伯利亞和印度、澳洲等地，全球共有18種，我國發(fā)現(xiàn)的就有11種[2]，國內(nèi)常見香蒲主要是寬葉香蒲、狹葉香蒲、小香蒲、東方香蒲、長苞香蒲，其中小香蒲是我國特有品種[3]。香蒲具有很強的生態(tài)環(huán)保功能和很高的藥用價值[3，4]。圖1是香蒲植株。

圖1 香蒲植株

香蒲喜溫暖、光照充足的環(huán)境。當(dāng)香蒲草是新鮮的時候，把它的葉子橫截切斷，會看到許多長方形的腔體，腔體的邊緣都由表皮膜連接，內(nèi)部獨立不通氣，都有自己的空間，且都分布著一層薄薄的膜，就像并排著的小房子一樣，但又不完全對稱。當(dāng)香蒲草枯萎的時候，它的葉子變得有些發(fā)黃，里面的組織像泡沫一樣充實，鼓鼓的，它的外貌特征也有些變化，從外面可以清晰地看到里面的整體組織中有一些梗，用力一捏，就可以捏成扁的，表皮很硬，但能感覺到它里面非常軟，像海綿一樣。它的葉子越接近根部，形狀越像一個半圓體，而里面的長方體也越多、越飽滿；越接近頂部，越接近平面，里面的長方體空腔越少，直到最頂部兩層表皮挨得特別近，只隔著一層長方體的面，大約2毫米，而且韌性特別大。整棵植株沒有特殊氣味，散發(fā)著淡淡的草香。

植株的本身性能，縱向易撕裂，里面的組織容易斷裂，但與表皮不容易分離，用刀將表皮強行削下，會看見表皮內(nèi)側(cè)清晰的紋路，表皮韌性大于里面，這不僅限于新鮮的葉子。當(dāng)植株枯萎了的時候，外表皮的韌性也會減小，而且變得干脆，很容易折斷，但是葉子的里面會跟表皮組織的情況相反。當(dāng)葉子是新鮮的時候，里面長方體的硬度是很差的，以至于當(dāng)葉子折疊時，里面的組織也會折斷，當(dāng)葉子枯萎的時候，由于大量水分流失，表皮變得非常容易折斷，里面的長方體也膨脹起來，形成了柔軟的米白色泡沫狀物體，強度會增大許多。

通過以上香蒲葉片的初步檢測，對香蒲葉內(nèi)部結(jié)構(gòu)的了解，可以得出，香蒲葉片有較好的保暖性能。但是嘗試分離植物纖維難度大。

2 密度

為詳細(xì)分析香蒲葉，對香蒲葉片進行基礎(chǔ)的密度測試是必要的。關(guān)于香蒲葉子的密度測試結(jié)果如表1所示：

表1 香蒲葉密度測試結(jié)果 單位：g/ml

結(jié)論：通過實驗可以得出其平均密度ρ=0.073 g/ml。

3 保暖性

材料的保暖性主要影響因素是：材料本身的熱阻、水分的含量和材料內(nèi)部包含靜止空氣的多少。

圖2 香蒲葉的斷面結(jié)構(gòu)

香蒲葉片的密度小，如圖2所示，內(nèi)部有大量孔洞，包含的靜止空氣多；干態(tài)葉片的水分少，葉片的主要組成物質(zhì)是纖維素，保暖性好。為測試香蒲葉的保暖性能進行如下測試：在常溫為6℃的條件下，用A、B兩個完全相同的易拉罐，A易拉罐不做任何改動，把B易拉罐的外層用香蒲草葉子包裹，然后同時向兩個易拉罐中倒入同樣溫度，同樣重量的熱水，同時把溫度計放入易拉罐中測試，觀察其水溫的變化情況，實驗結(jié)果如表2所示：

表2 無包覆和香蒲葉包覆散熱溫度對比實驗表

在無包覆和香蒲葉包覆散熱溫度對比實驗中，圖3中曲線系列1為無包覆狀態(tài)下的散熱情況，曲線系列2為單層香蒲葉包覆狀態(tài)下的散熱情況，參見圖3所示。

圖3 無包覆和香蒲葉包覆散熱對比實驗曲線圖

當(dāng)A、B兩個易拉罐中的水溫同時降到40℃的時候，A用時71分鐘，B用時111分鐘。由上述實驗可以清楚地看到，香蒲葉的保暖效果良好。

4 結(jié)束語

通過以上實驗看出，香蒲葉有良好的保暖性，質(zhì)輕，嘗試進行纖維分離難度較大，不易制取紡織纖維。葉片的密度小，僅有0.073 g/ml，空腔多，含有的靜止空氣多，保暖性能好。隨著對地球環(huán)境的重視，濕地變多，香蒲這類常見濕地植物種植量變多，如何充分利用香蒲葉等濕地植物材料值得進一步研究?！?/p>

[1]孫永梅，陳志宇，蒼晶，等.幾種實驗動物墊料的物理特性比較[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009；37（2）.

[2]曹勝彬，徐廣標(biāo)，王府梅.香蒲絨纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)分析[J].東華大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2009；35（2）.

[3]趙麗萍，許卉.野生植物資源香蒲的綜合開發(fā)與利用[J].中國林副特產(chǎn)，2007；（1）.

[4]劉春光，王春生，李賀，等.幾種大型水生植物對富營養(yǎng)水體中氮和磷的去除效果[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2006；25（S2）.