國際竹藤中心主任費本華演講：《竹質(zhì)結(jié)構(gòu)材創(chuàng)新與應(yīng)用》

??以下為文字實錄：

??費本華：尊敬的各位專家、各位會務(wù)組的同志們，大家上午好！

??今天我跟大家介紹的題目是“竹質(zhì)結(jié)構(gòu)材創(chuàng)新與應(yīng)用”。

??一、竹質(zhì)結(jié)構(gòu)材定義

??1.結(jié)構(gòu)材定義：結(jié)構(gòu)材是以力學(xué)性能為基礎(chǔ)，以制造受力構(gòu)件所用的材料。

??2、結(jié)構(gòu)的選用要求：結(jié)構(gòu)材有足夠的、有一定環(huán)境適應(yīng)度的強度，比如說用在建筑用在門這些地方。采購材料要有足夠的剛度，抵抗變形的能力要強。結(jié)構(gòu)材料要有適當?shù)闹亓?，自重不能過輕，不一有效抵御動態(tài)的荷載，自重過大，地震反應(yīng)劇烈。所以既要強度好，自身又要輕。結(jié)構(gòu)材料要有相對低廉的價格，太貴了不行，同時要有良好的環(huán)保性能，再一個要方便施工。

??3.竹結(jié)構(gòu)材一般是指天然的竹材直接利用，或?qū)⑻烊恢癫慕Y(jié)構(gòu)解離、重新組合的一類材料，具有穩(wěn)定、較高的力學(xué)性能，可用于建筑、車輛、家具等領(lǐng)域。竹質(zhì)采購材可以是純竹材料，也可以是竹木復(fù)合材。竹質(zhì)結(jié)構(gòu)材是在保持竹材本身優(yōu)良的力學(xué)性能的基礎(chǔ)上，運用現(xiàn)代材料加工技術(shù)使其成為可普遍推廣的新型環(huán)保建材。常見的有：竹集成材、竹重組材、竹層積材。    

??二、竹質(zhì)結(jié)構(gòu)材的技術(shù)特征

??1.竹集成材的技術(shù)特征

??傳統(tǒng)的竹集成材是將4-5年生毛竹的竹材加工成定寬定厚的竹片，干燥至8-12%的含水率，再通過膠黏劑將竹片膠合而成，應(yīng)用領(lǐng)域很廣。竹集成材生產(chǎn)流程有幾個過程（圖）。集成材的加工是逐漸技術(shù)進步的過程，過去比較傳統(tǒng)，展示的圖片是新對機械化程度比較高了，現(xiàn)在的竹集成材加工比過去更好。

??竹集成材常見的組坯常見的形式有3種，平壓竹集成材、側(cè)壓竹集成材和平側(cè)相間竹集成。平壓集成材和拼側(cè)相間的集成響度略低，多用于板結(jié)構(gòu)的構(gòu)件深，側(cè)壓力學(xué)性能較好，可以用于各種建筑、橋梁等規(guī)程材料中使用。

??2.竹重組的技術(shù)特征。這項技術(shù)最早是80年代來源于澳大利亞傳到中國，以竹素為單元，順紋組后、經(jīng)熱壓膠合而成的一種竹基復(fù)合材料，有板材或方材?？梢宰龅匕?、家具、建筑結(jié)構(gòu)材和室內(nèi)準修材，以及風電漿葉等高親度材料需求領(lǐng)域。工藝流程：（圖）圓竹—截斷—剖—疏解—干燥—侵膠—干燥——熱壓。竹重組的特點是疏解，疏解以后竹纖維之間連著，形成藕斷絲連的結(jié)構(gòu)。

??早期的疏解方式是人工疏解、后來改為社工或或輥壓疏解。隨著設(shè)備的改進，提出將竹材去青、剖分，再碾壓成最想松散相連的竹束，不打亂原有竹纖維的排列方向。疏解次數(shù)對竹束質(zhì)量影響也很大，一般疏解的次數(shù)是3次、5次、7次，根據(jù)我們要的竹絲單元的大小和均勻性不一樣，也有疏解的很小的。

??成型工藝主要有2種，一種是直接熱壓成型，一種是冷壓熱固化。對于熱壓工藝的研究，考慮重組租力學(xué)性能和耐水性能、生產(chǎn)效率等，建議較佳的熱壓工藝參數(shù)為熱壓壓力3.14Mpa。于老師對冷壓法作了一些改進。對垂足竹物理力學(xué)的影響因素研究主要包含原材料的厚度、竹青是否去除、竹束大小等問題，垂足竹順紋抗拉強度、順紋抗壓強度可達240多。去青后竹束制備的重組竹的尺寸穩(wěn)定性普遍優(yōu)于未去青的重組竹。

??3.重組竹材的成型方式。我們竹藤中心通過整張化進行成型膠合，效果也不錯，現(xiàn)在對重組竹的研究逐步有更好的轉(zhuǎn)型升級的技術(shù)。

??竹木復(fù)合結(jié)構(gòu)材，推動竹材玄向篾、徑向篾與木單板復(fù)合層積材，分為結(jié)構(gòu)材和發(fā)結(jié)構(gòu)材，結(jié)構(gòu)材可作為集裝箱底板、車廂底板用。竹木復(fù)合采購材有“類-熱-冷”工藝膠合而成。近年來，工藝改進，大部分企業(yè)開始采用徑向住篾的單元。竹木復(fù)合層積是以竹材和木材自己主要原料，根據(jù)單元層級不同，分別野豬篾/木單板復(fù)合、竹席/木單板復(fù)合材等，陳勇木材為毛白楊、馬尾松、小葉桉木，及橡膠木等，多應(yīng)用于建筑水泥模板、集裝箱底板或車廂底板。

??重組竹材的研究歷程，主要是張齊生院士為代表的科研人員的研發(fā)成果，我們在不斷地探索，目前希望在火車平車底板使用。

??三、竹質(zhì)結(jié)構(gòu)材的技術(shù)創(chuàng)新

??1.圓竹結(jié)構(gòu)。經(jīng)過物理處理進行改進，使它變成鋼管一樣的圓筒狀使用，圓竹分級，干燥過程中采取微博干燥技術(shù)，圓竹防酶防腐技術(shù)和防開裂技術(shù)進行了一些工作。

??最近我們在宜賓跟兄弟單位作了宜賓國際竹產(chǎn)品交易中心，直接用圓竹，用量很多，效果很好，并且解決了室內(nèi)消防問題。這是一個很好的創(chuàng)新。圓竹標準材在哪兒？我們做了很多探索，竹材圓筒狀直接采下來，中間加工、倉儲、物流的過程，特別是倉儲，像中糧集團儲藏糧食一樣，我們要把圓竹的材料進行預(yù)加工，加大倉儲，這是竹材工業(yè)發(fā)展的弱點，是我們不太重視的地方，也是我們的瓶頸。下一步我們在原材料加工后的半成品、成品，以及標準材的倉儲環(huán)節(jié)非常重要。希望大家在這方面要非常重視，我們要共同在這個產(chǎn)業(yè)鏈進行發(fā)力。

??2.重組竹結(jié)構(gòu)材創(chuàng)新。我們在一體化、結(jié)構(gòu)化等技術(shù)，特別是質(zhì)量的一體化，密度的均密化，規(guī)模化制造方面取得了比較好的成績。我們戶外應(yīng)用方面非常有效，并且應(yīng)用很好，得到了消費者的認可。2020年在北京亮馬河景觀廊道工程上的應(yīng)用效果很好（圖）。居民、游客在這個廊道上休閑，人山人海。北京大興機場南航基地的地板（圖）。港珠澳大橋人工島觀景平臺（圖），效果非常受游客的稱贊。

??3.展平竹規(guī)格材。展平后可以做成建筑、橋梁、室內(nèi)結(jié)構(gòu)材方面很不錯，它的特點是保持它的原態(tài)，加工過程中少破壞，施膠量少，保持實物的特點，比較環(huán)保，業(yè)界可以關(guān)注。竹片展平以后要在倉庫里倉儲養(yǎng)生，我們探索了比較先進的倉儲技術(shù)來滿足展平竹的需要。

??無論是圓竹、重組竹、展平竹目的存在的問題：

??1）缺乏竹質(zhì)采購材相關(guān)規(guī)范與標準。結(jié)構(gòu)標準的建立需要復(fù)雜應(yīng)力下竹質(zhì)結(jié)構(gòu)材的本構(gòu)模型、破壞準則及構(gòu)件的力學(xué)計算模型等，否則無法進行竹質(zhì)采購材的推廣。

??2）生產(chǎn)竹質(zhì)結(jié)構(gòu)的機械自動化程度相對較低，生產(chǎn)工藝和設(shè)備都有待提高。我們在開展由手工到機械，由機械到自動化，由自動化到智能化的生產(chǎn)加工竹質(zhì)結(jié)構(gòu)材料。

??3）人才缺乏，特別是產(chǎn)學(xué)研隊伍現(xiàn)在還不強，希望通過這個研討會，通過行業(yè)協(xié)會，通過產(chǎn)學(xué)研共同聯(lián)合在標準、在技術(shù)轉(zhuǎn)型升級、人才隊伍建設(shè)等方面共同發(fā)力。

??4.弧形材。毛竹一破二保持它的弧狀，保持天然的力學(xué)結(jié)構(gòu)力做結(jié)構(gòu)材，這個理念值得我們崇尚。但是怎么設(shè)計，怎么加工，怎么能夠成型，怎么能夠?qū)崿F(xiàn)自動化、規(guī)?；a(chǎn)還在探索過程中。解決了這些問題以后，我們在建材，在建筑領(lǐng)域的一些弧形場合就可以大范圍使用。它的特點是少耗能，保持它的原態(tài)，保持它天然的生物力學(xué)結(jié)構(gòu)，如何加工值得我們關(guān)注。    

??四、應(yīng)用于展望

??加大新技術(shù)、新工藝、新產(chǎn)品和新設(shè)備的研究和開發(fā)力度。如何使我們的生活更好，如何降低塑料的使用，如何改善環(huán)境，如何把竹資源用好，能夠使鄉(xiāng)村振興，使雙碳，使金山銀山能夠更好，特別是總書記提到了森林，竹林也是一樣，竹林的“四固”問題值得工業(yè)界關(guān)注，這件事情非常值得我們工業(yè)界關(guān)注，而不是林產(chǎn)業(yè)，也不僅僅是搞生態(tài)，而是值得工業(yè)界關(guān)注推廣。如何建成金山銀山，金山銀山反哺綠水青山更好，森林如何變成錢倉，變成糧庫是14億人口關(guān)注大實物的重要方面。下一步在國家重大戰(zhàn)略和行業(yè)的推進，我們現(xiàn)在全國第9次資源清查，松散林接近8000萬公頃，加上天然林，平均一畝地采伐1.5億立方米，一年這么的面積，一年為國家加工14億立方米的標準材沒有問題，完全可以把一二三產(chǎn)打造得很好，如果銜接得更好，像糧食行業(yè)種得更好，加工得更好，下游吃得更好，它都是100%銜接的。自然界給了我們森林這樣的物質(zhì)值得我們關(guān)注，特別是中國14億人口，用材的問題，吃飯的問題，如何把100億畝林草生態(tài)多樣化，100%產(chǎn)出它的經(jīng)濟價值，包括食材、碳、水等等，值得工業(yè)界、建筑界、木材加工界關(guān)注。

??謝謝大家！