抗弯强度超160MPa!竹基复合材料走向海洋工程

【生物基能源与材料】获悉,7月24日,由中林绿碳联合中林鑫宙、中集海洋工程研究院及北京林业大学共同研发的全球首个百千瓦级竹基海上光伏平台“集林二号”正式完工并下水。平台光伏装机容量达到100kW,主体结构采用竹缠绕管和木竹基“海竹管”作为核心支撑构件,后续将进入山东烟台海上光伏实证检测基地开展实际海况测试。
该项目中,竹基复合材料首次以百千瓦级工程装备的主体结构形式,进入高湿、高盐雾、强紫外线和风浪循环载荷并存的海洋环境。
2023年,10kW竹基海上光伏试验平台“集林一号”完成建造;此次“集林二号”将装机容量提高至100kW,并扩大了平台尺寸与承载面积。项目团队下一步还计划推进兆瓦级中试,探索其在海上光伏、海洋牧场、船舶管道和其他海工装备中的应用。

01
海洋环境对结构材料的要求远高于普通陆地场景
平台不仅需要承受光伏组件、支架和设备的静态重量,还要持续面对风载、波浪冲击、平台弯曲以及反复浪涌造成的疲劳载荷。同时,海水、盐雾、紫外线和温湿度变化会不断侵蚀材料,任何吸水、开裂、界面脱粘或密封失效,都可能影响结构安全。
“集林二号”采用的并不是经过简单防水处理的天然竹材,而是经过材料改性、结构重组、连续纤维增强和多层防护形成的复合材料构件。
其中,竹缠绕复合材料通常以竹篾、竹条等竹质单元作为增强材料,以热固性树脂作为胶黏剂和防护介质,通过连续缠绕、胶合与固化成型,制成具有内衬层、竹缠绕增强层和外防护层的管状构件。竹材主要提供轴向拉伸性能和韧性,树脂基体则负责传递载荷、固定竹质增强单元,并隔绝水分和腐蚀性介质。
北京林业大学漆楚生教授团队研发的“海竹管”,则进一步引入了预应力连续纤维增强结构。其主要结构层由经过处理的木竹单元组成,外部通过连续纤维缠绕实现一体化增强,并结合防水密封层和防护层,使天然木竹材料转化为可以承受工程载荷的复合构件。
据悉,“海竹管”的密度约为1.0g/cm³,抗弯强度大于160MPa,拉伸模量大于20GPa。2026年初,项目团队已经完成DN700和DN1200两种大口径木竹基复合管材的中试验证,证明其材料结构能够与大尺寸、连续化成型工艺相适配。
02
轻量、耐腐蚀之外,竹基材料还具备成本潜力
竹材来源广泛、更新速度较快,原材料成本通常低于碳纤维、玻璃纤维和部分金属材料。竹缠绕工艺还可以通过连续化生产制造大口径、长尺寸构件,减少复杂焊接和金属防腐处理。
在目前应用相对成熟的管道领域,公开资料显示,同等规格竹缠绕管道的成本约为钢管、球墨铸铁管和承压塑料管的70%至85%。
目前,竹缠绕复合材料已经应用于农田水利、城市给排水、污水输送、地下管廊和整体式房屋等领域。竹缠绕复合管国家标准GB/T 37805—2019已于2020年3月实施,对原材料、产品结构、技术要求、试验方法和质量检验作出了规定。
据新华社2026年2月报道,国内竹缠绕管道和管廊累计铺设长度约700公里,在手订单约1100公里,2025年竹缠绕产业总产值达到3.8亿元。相关产品已经从早期技术验证,逐渐进入标准化和规模化应用阶段。
03
如何强化竹基复合材料性能上限?
竹材要成为稳定的复合材料增强体,界面是绕不开的核心问题。
竹纤维表面含有大量亲水基团,而许多聚合物树脂相对疏水,二者之间容易出现浸润不足和界面结合不稳定等问题。在海洋环境中,水分还可能沿微裂纹和界面进入材料,引起竹质单元吸湿膨胀、界面剪切性能下降和层间脱粘。
因此,从竹材干燥与表面处理、树脂浸润和固化,到纤维缠绕、层间结合、连接封堵和外部防护,每一步都决定着材料最终的力学性能和服役寿命。
如何在低树脂用量下实现充分浸润?如何提高天然纤维与树脂之间的界面结合?如何抑制吸湿引发的界面损伤?如何评价复合材料在长期波浪循环下的疲劳寿命?这些问题不仅决定竹基材料能否进入海工装备,也关系到天然纤维增强复合材料能否真正实现高性能化。
9月16-18日,2026第五届复合材料界面论坛暨(第五届)绿色复合材料论坛将在安徽合肥举办。论坛将围绕复合材料界面浸润与键合、增强增韧、界面失效与寿命评价、生物基树脂、天然纤维增强材料及可持续复合材料等方向展开交流。欢迎行业各界参会交流!

01论坛亮点HIGHLIGHTS
权威专家云集
院士领衔,汇聚复合材料界面领域顶尖专家与青年学者。
聚焦前沿科技
覆盖多尺度设计、AI模拟、智能界面、纳米复合等研究热点。
探索基础机制突破
深入解析界面作用机理与结构—性能关系,推动复合材料性能极限提升。
联动跨领域交流
融合材料、力学、计算与人工智能,联动高分子材料、氢能装备等同期论坛,探索复合材料界面技术在未来产业中的创新应用。
02组织架构(持续更新)FRAMEWORK
主办单位
哈尔滨工业大学(深圳)
DT新材料
大会主席
黄玉东 中国工程院院士,哈尔滨工业大学(深圳)校长
益小苏 宁波诺丁汉大学李达三讲席教授,长三角碳纤维及复合材料技术创新中心执行主任
执行主席
彭华新 国家特聘专家,浙江大学求是讲席教授
潘 蕾 南京航空航天大学教授
刘小青 中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员
专家顾问团
许 鹏 浙江大学特聘副研究员
张浩然 南京航空航天大学副教授
更多专家邀请中……
特别鸣谢
北京奥德利诺仪器有限公司
持续更新中……
合作媒体
Carbontech、DT新材料、生物基能源与材料、高分子循环再利用、DT新能源、DT半导体、DT新型储能与电池、DT洞见可持续、DT未来产业、洞见热管理、夯邦、生物基科技、材鲸、材视复合材料技术
承办单位
宁波德泰中研信息科技有限公司
04大会日程AGENDA

05大会议题TOPICS
主题一:界面机理、多尺度设计与力学行为
界面浸润性、吸附、化学键合及过渡层理论机制
纤维/基体界面多尺度结构设计及性能关联
界面接触、摩擦、粘附、脱粘及失效演化规律
主题二:界面AI仿真与数据驱动设计
分子动力学与有限元跨尺度模拟
AI辅助界面结构逆向设计与性能预测
AI数据库建设及纤维-树脂-上浆剂组合优化
主题三:纤维表面改性与界面强韧化技术
碳纤维、石英纤维、玄武岩纤维等高性能无机纤维的表面活化处理技术;芳纶纤维、PBO纤维、UHMWPE纤维等有机高性能纤维的表/界面改性
等离子体、电化学氧化、化学接枝等界面调控技术
仿生界面、梯度界面、纳米增强及上浆剂优化
主题四:多功能、智能与纳米复合材料界面工程
智能响应界面、多功能界面及自修复界面设计
导热、导电、电磁屏蔽、阻燃预警等功能界面构建
纳米复合材料界面工程与结构健康监测
主题五:界面工程在重点领域的应用与挑战
航空航天复合材料界面可靠性与适航验证
低空经济飞行器、氢能装备及新能源汽车界面挑战
极端环境服役及规模化生产一致性控制
主题六:复合材料界面回收工程与绿色复合材料
热固性复合材料连接、修复、分离与回收技术
可解构界面和可逆粘合设计
绿色树脂、天然纤维及生物基界面优化
06同期活动CO-EVENTS
会议酒店同期举办前沿科技及青年科学家论坛、2026(第十一届)高分子产业年会,以及2026(第四届)氢储运关键技术发展论坛,围绕高性能材料、新能源、氢能装备及先进制造等领域开展跨领域交流。报名参会,免费参加同期活动!
① 前沿科技及青年科学家论坛(9月16日)
面向复合材料界面领域青年科研力量,聚焦近年来快速发展的前沿交叉方向,邀请青年科学家分享最新研究成果与创新思路。论坛围绕界面多尺度调控、先进表征技术、计算模拟与人工智能辅助材料设计、智能复合材料等方向展开交流,促进青年学者之间的学术互动与思想碰撞,推动复合材料界面基础研究持续创新。
② 2026(第十一届)高分子产业年会(9月17-18日)
产业年会围绕高性能高分子材料、先进复合材料及新兴产业应用开展交流。大会聚焦AI、新能源汽车、低空经济、航空航天等未来产业对轻量化、高性能、多功能材料的新需求,涵盖热塑性复合材料、功能高分子材料、可持续高分子材料等专题,与复合材料界面工程在材料设计、增强增韧、结构优化及绿色制造等方向形成深度交叉。
③ 2026(第四届)氢储运关键技术发展论坛(9月17-18日)
氢储运论坛聚焦氢能储运装备关键材料与工程技术发展。论坛设置高压气态储氢、低温液氢储运、材料储运氢等专题,重点关注复合材料储氢瓶、纤维增强复合材料、密封材料及极端环境服役性能等方向,为复合材料界面设计、结构可靠性评价及工程应用提供跨领域交流平台。
07参会报名REGISTRATION

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邮箱:Vicky@polydt.com

