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竹钢究竟是竹还是钢

  • 2022-11-15 16:01:42 来源:科普时报

竹钢应用于上海花博会“复兴馆”。 (图片由中国林业科学研究院木材工业研究所提供)

11月7日,第二届世界竹藤大会在京召开。在大会上,“竹钢”引人瞩目,它走南闯北,大显身手,不仅现身北京冬奥会建筑,还亮相港珠澳大桥等重点工程。那么,竹钢究竟是竹还是钢?小小“竹子”为何坚硬如钢?竹钢工艺里又隐藏着哪些高科技?

“比强度”是普通钢的5倍


(资料图)

木材供需矛盾一直是我国经济社会发展的一个重要问题,尤其是我国启动全面停止天然林商业性采伐政策以来,供不应求的矛盾愈发凸显,对木材进口的依赖也愈加严重。如何化解木材供求矛盾,成为摆在广大林业科技工作者面前的一项重要课题。

中国是世界上竹资源最丰富、竹产业规模最大的国家。目前,竹林面积达701万公顷,有竹类植物39属837种,占世界竹子种类的51%。截至2020年底,中国竹产业总产值近3200亿元,竹产品进出口贸易总额22亿美元,占世界竹产品贸易总额的60%以上,居世界首位。

由中国林业科学研究院木材工业研究所于文吉研究团队,历经20余年研究攻关的科研成果——竹钢,为中国的竹材高效利用找到了答案,探索出林业绿色低碳发展的一条新路径。

竹钢既不是生活中人们常见的钢材,也不是简单意义上竹和钢的组合体,竹钢是一种新型重组材料。它是以竹材为主料,树脂为辅料,两者结合,既有竹材的成分,又有像钢一样的强度,其“比强度”是普通碳素结构钢材的5倍。

保温效果是混凝土的10倍

竹材的直径小、中空、壁薄,存在容易虫蛀、腐朽、干裂等缺陷,这制约了工业化利用的发展。但将竹材制备成竹钢后,其性能就会发生显著变化。

研究发现,竹钢经过28小时水煮干燥循环后不开裂,在热带自然环境暴露10年老化周期内,厚度变化率维持在2%范围内,其尺寸稳定性优于红木。达到强耐腐等级Ⅰ级,可以抗白蚁侵蚀,使用年限20年以上,材料没有甲醛释放,达到绿色产品标准要求,保温效果是混凝土的10倍。

目前,已经开发了以毛竹、慈竹、白夹竹、寿竹、刚竹,以及淡竹、雷竹、绿竹、红壳竹等22个竹种为原料的竹钢产品。

由竹钢制成的产品外观鲜艳,色泽亮丽,深受市场的认可,不仅在生活中经常使用,比如户外地板栈道铺设、城市景观建筑、室内装修装饰、门窗家具产品等,也可用于高速交通护栏、城市景观交通护栏、风电叶片等多个领域。产品先后服务于北京冬奥会、北京世园会、上海园博会等重大工程建设。

生产能耗是钢材的1/30

竹钢工艺里藏了哪些高科技?

竹钢具有高耐候性、高尺寸稳定性和高环保性,且具有高强度的特性。这些都源自其制作工艺中的科技加持。

竹钢研发的过程中,专家重点解决了几个关键技术难题。首先,通过对竹材表层青黄面进行点裂微创处理,解决了表面青黄难以胶合的技术瓶颈,突破了竹材加工利用的径级限制难题,实现了大径竹和小径竹都可以工业化加工,一次使用率从20%—50%提高至90%以上。

其次,通过专用高渗透性环保型酚醛树脂开发,解决了竹材微观结构上没有横向组织难以渗透的技术难题,实现了竹材性能的跨级增强。

另外,整个制造过程具有工艺简单、性能可控、结构可设计、规格可调特点,平均生产能耗是钢材的1/30、水泥的1/5。

竹钢的研发形成了包括原料、产品、设备、工艺的成套完备的专利体系,并在全球进行了专利布局,其成套装备和相关产品还出口欧美日等33个国家和地区。

据统计,竹钢于2016年和2017年先后两次入选重点推广林业科技成果100项,还入选国家“十二五”重大科技创新成果成就展和国家林业和草原局首批重点推介5项成果之一,先后荣获国家及省部级奖励7项。

竹钢还被列入国家发改委重点节能低碳技术推广目录。同时,国家发展改革委、科技部、工业和信息化部、自然资源部等四部委组织编制的《绿色技术推广目录》,将其作为实现减碳固碳的重要解决方案,为实现“双碳”目标中发挥重要作用。

(作者系中国林科院木材工业研究所副研究员)

标签: 木材工业 技术推广 中国林业

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