出品|網(wǎng)易新聞

導(dǎo)語：蘇東坡云：“寧可食無肉，不可居無竹?！敝袊蛔u為“竹文明的國度”，自古以來中國人的衣食住行都與竹子息息相關(guān)。然而鮮有人知的是，竹子經(jīng)過加工之后，竟然能成為“以竹代塑、以竹代木，以竹代鋼”的既古老又前沿綠色高科技材料。

一、竹子憑什么能造高鐵和飛機？

在相對比較固有的認(rèn)知當(dāng)中，由于運行速度比較快，基于高速運行之下氣密性問題，因此汽車、高鐵、飛機等是采用新型復(fù)合材料打造。

盡管與傳統(tǒng)金屬材料相比，復(fù)合材料具有明顯的優(yōu)勢，但在“低碳綠色”的大背景下，這種材料卻有其天生的弱點——在生產(chǎn)過程中，復(fù)合材料在經(jīng)過固化后很難再次分解和回收利用。因此，碳纖維復(fù)合材料的廢料往往只能通過填埋的方式進(jìn)行處理，對環(huán)境造成了一定的影響。

由竹纖維制成的新型生物基復(fù)合材料很好地解決了這一問題。這種更加環(huán)保的復(fù)合材料未來可用于替代玻璃、酚醛類樹脂基復(fù)合材料，應(yīng)用在飛機的機艙內(nèi)部蓋板、機身包覆蓋板和高鐵車廂等部位。

竹纖維新型生物基復(fù)合材料強硬程度遠(yuǎn)超不銹鋼，甚至還能像常規(guī)鋼鐵一樣承受重壓。這種使用了“竹纏繞復(fù)合技術(shù)”的新型材料也被稱之為“竹纏繞復(fù)合材料”，通俗來講就是將竹子中的纖維，做成一種堪比碳纖維的復(fù)合材料，這種材料具有強度大、硬度高、造價低、質(zhì)量輕等特點，同時還具備防水、防潮、防火阻燃的功能。甚至可以說，能夠與鈦合金“一較高下”，此外使用竹子制造鋼鐵，并不需要新鮮的竹子，通過植物殘渣同樣可以提取相應(yīng)的纖維。

竹纏繞復(fù)合技術(shù)，通俗一點來說，竹纏繞復(fù)合材料是指以竹子為基材，以樹脂為膠黏劑，采用纏繞工藝加工成型的新型生物基材料。

首先是薄竹條的制備，將通過膠合、層積、重組等改性方式獲得竹方材，經(jīng)過軟化刨切為厚度在 0.15~1.5mm 之間薄竹片或厚度為 0.15~1.5mm 之間的微薄竹片，然后根據(jù)具體的需要將片接長加工為所需的薄竹條。薄竹條制備完成后，利用氨基樹脂作為膠黏劑，將薄竹條通過機械設(shè)備纏繞產(chǎn)品模型之上，等待膠黏劑固化后，再將產(chǎn)品進(jìn)行脫模處理，經(jīng)過檢驗最終獲得所需的產(chǎn)品。

多項試驗數(shù)據(jù)表明，竹纖維比傳統(tǒng)的玻璃纖維質(zhì)量更輕，卻擁有旗鼓相當(dāng)?shù)膽?yīng)力水平，這使得它可以成為“飛機客艙、高鐵車廂內(nèi)部具有簡單幾何形狀的非承力或次承力結(jié)構(gòu)”等部位的理想替代品，并可廣泛替代鋼材、水泥、玻璃鋼、塑料等不可回收的高污染和高能耗原材料。在研發(fā)的竹纏繞復(fù)合材料產(chǎn)品中，竹纏繞復(fù)合管、竹纏繞管廊、竹纏繞整體組合式房屋已進(jìn)入推廣應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化階段。

二、關(guān)于竹子的黑科技還很多
世界鮮有研究嘗試直接將原竹加工成具有理想光學(xué)性能的纖維素復(fù)合材料。南京林業(yè)大學(xué)家居與工業(yè)設(shè)計學(xué)院綠色家居材料制造團(tuán)隊近日取得重要研究進(jìn)展。

南林大團(tuán)隊利用簡單的化學(xué)預(yù)處理脫除原竹中的木質(zhì)素，它的去除意味著“黏合劑”（連接纖維素和半纖維素）的消失，導(dǎo)致更多孔隙的出現(xiàn)，有利于折射率指數(shù)與竹纖維素模板相匹配的樹脂填充。經(jīng)過快速固化工藝，一款具有優(yōu)異光學(xué)傳輸性能、抗拉伸性能、表面裝飾性和美學(xué)價值的透光竹材新材料應(yīng)運而生。

研究證實，將此透光原竹與透明竹片、電磁屏蔽膜組成一款復(fù)合器件，整體結(jié)構(gòu)類似于常見的蜂窩板。其中，透光原竹充當(dāng)核心骨架，透明竹片為面板，錫摻雜氧化銦薄膜為功能層。此款復(fù)合器件可表現(xiàn)出顯著的隔熱、保溫性能以及電磁屏蔽性能，在家居與建筑裝飾材料領(lǐng)域具有廣闊前景。

三、那些年我們被誤導(dǎo)的竹纖維

竹纖維做成面料有著優(yōu)異的透濕透氣性能，而且還有抗菌功效，深受消費者的喜愛，在很多產(chǎn)品介紹都能看見竹原纖維或者竹漿纖維的標(biāo)識。

僅一字之差，但制備工藝千差萬別。

1）竹原纖維是天然纖維、竹漿纖維化學(xué)纖維

竹原纖維：繼棉、毛、絲、麻之后的世界第五大天然纖維，又被稱為天然竹纖維，它能最大程度上保留竹材料的天然優(yōu)勢。

竹原纖維制備工藝：的生產(chǎn)工藝是中國原創(chuàng)技術(shù)，為了能夠利用竹材中天然生長的長絲狀強韌纖維，先對竹子莖部（一年半左右生長期）進(jìn)行機械碾壓，并通過高溫蒸煮工藝去掉材料內(nèi)的膠質(zhì)，之后采用機械物理分絲、化學(xué)或生物脫膠、開松梳理相結(jié)合的方法分離制取天然的竹纖維結(jié)構(gòu)。

竹漿纖維：將竹子徹底粉碎后提取被破壞的纖維素做成漿粕，再通過添加二硫化碳調(diào)制為粘膠狀，通過紡絲機器噴出長絲，成為紡織原料。

竹漿纖維制備工藝：傳統(tǒng)工藝與黏膠纖維制備相似，將竹子用燒堿溶解成堿纖維素，再與二硫化碳反應(yīng)生成纖維素磺酸鈉鹽溶液，這種溶液黏性極大被稱為黏膠，將黏膠放入紡絲機中，向含酸性溶液噴射，凝固成絲。

2）竹原纖維占有性能上優(yōu)勢，竹漿纖維占有價格上優(yōu)勢

竹原纖維的內(nèi)部規(guī)則的空腔結(jié)構(gòu)使其具備較好的吸附性能。整個加工過程并不破壞纖維本身的抗菌成分，并最終結(jié)合在纖維大分子上，因此竹原纖維的抗菌性遠(yuǎn)好于其他紡織產(chǎn)品。這就是為何天然竹纖維被廣泛用于衣物、襪子、鞋墊等透濕透氣要求高的部位。

目前竹原纖維在推廣中遇到的最大問題是制備工藝問題，竹原纖維僅能與其他纖維進(jìn)行混紡，還不能進(jìn)行100%竹原纖維的純紡。分離纖維的過程慢且不穩(wěn)定，導(dǎo)致了其產(chǎn)品價格居高不下（每噸價格約10萬元）。

相比于竹原纖維，竹漿纖維的制造過程涉及到較多化學(xué)方法，使得天然的空腔結(jié)構(gòu)形態(tài)被改變，這讓竹漿纖維的透氣性和抗拉性弱于竹原纖維。

然而，竹漿纖維最大的優(yōu)勢是便宜、加工方便，具備較好的統(tǒng)一性，易被紡織，這使它能被利用在大量領(lǐng)域中。除去以竹材為原料的化纖制備以外，竹漿還大規(guī)模用于造紙。竹漿中蘊含的大量纖維素使其成為了不亞于木漿的出色造紙材料。

四、竹子從“窮人的木材”到綠色的瑰寶

我國是世界上最主要的產(chǎn)竹國，2022年的該產(chǎn)業(yè)的總產(chǎn)值超過了3000億元，并計劃在2035年達(dá)到萬億規(guī)模產(chǎn)值，竹產(chǎn)品進(jìn)出口貿(mào)易總額占到了全球的六成以上。

去年11月，中國政府與國際竹藤組織共同發(fā)布“以竹代塑”倡議，旨在以行業(yè)上下游的共同進(jìn)步推進(jìn)人類可持續(xù)發(fā)展。竹產(chǎn)業(yè)集生態(tài)、經(jīng)濟、社會功能于一體，可以說是我國產(chǎn)業(yè)升級的主要突破方向之一。

竹子僅需要一次種植，就可以多年收獲，再生速度極快，幾乎是無窮無盡的原料來源。竹林具有顯著的吸收二氧化碳、釋放氧氣的生態(tài)功能，能較快生長為可利用的生物質(zhì)。據(jù)統(tǒng)計，1公頃毛竹林年均固碳量4.91—5.45噸，是杉木林的1.5倍，是熱帶雨林的1.33倍。推廣使用竹材制品，就意味著固碳于千家萬戶之中。

結(jié)語：

竹材料的應(yīng)用技術(shù)，是當(dāng)今世界新興的材料科學(xué)分支之一。竹產(chǎn)業(yè)以其技術(shù)要求高、產(chǎn)品附加值高、環(huán)境效益高為特點，有潛力成為下一個戰(zhàn)略級產(chǎn)業(yè)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 范堯明. 竹原纖維與竹漿纖維外觀形態(tài)與性能分析[J]. 福建輕紡,2011,(08):40-42.[2017-09-08].

[2] 周秋寶,陳君莉. 竹漿纖維與竹原纖維的性能差異[J]. 現(xiàn)代紡織技術(shù),2007,(02):1-3.[2017-09-08]. DOI：10.19398/j.att.2007.02.001

[3] 劉一山、李桂芳、劉連麗、張俊苗、伍安國.竹原纖維的制備及其性質(zhì)[J].紙和造紙,2020,39(5):4.

[4] 趙春梅.竹原纖維性能研究及其產(chǎn)品開發(fā)[D].東華大學(xué),2010.

[5] 光明網(wǎng).“以竹代塑”助力全球可持續(xù)發(fā)展.2023.3.21

[6] 光明網(wǎng).中國積極推動“以竹代塑”倡議 加快落實聯(lián)合國2030年可持續(xù)發(fā)展議程.2023.4.12

[7] 廣東省林業(yè)局.我國竹產(chǎn)業(yè)年總產(chǎn)值超3000億元.2022.9.30

[8] 姚蔚銘. 那些年我們被誤導(dǎo)的竹纖維