竹纤维的本征强度达 1.58–2.22 GPa，但毛竹块体材料的拉伸强度只有 120–200 MPa，两者相差约 11–13 倍。传统的化学预处理配合热压致密化路线，靠脱除木质素和半纤维素让细胞壁塌陷压实，以密度换取强度，强度上去的同时韧性往往下降。这道性能天花板，长期限制竹材进入高承载结构件市场。

【生物基能源与材料】获悉，北京理工大学 卢芸教授、中国林业科学研究院木材工业研究所 付宗营副研究员，与安踏（中国）有限公司 熊祖江博士等团队合作，以纤维素纳米晶（CNC）渗入竹材细胞壁、重构界面氢键网络的方式，制备出拉伸强度 0.98 GPa、杨氏模量 52.7 GPa 的竹单板（CB），并已做成 2 米长连续卷材。相关研究以“Scalable Gigapascal Strength Bamboo Veneers via Nanocellulose Reinforcement”为题发表在 Advanced Materials（影响因子 29.1）。

论文亮点

强度提升至GPa级：竹材拉伸强度从天然状态的 120–200 MPa 提升到 0.98 GPa（980MPa），比强度 1486.3 MPa·cm³·g⁻¹，高于近年多数脱木素致密竹材及部分合金与合成纤维；对仅做脱半纤维素与热压致密化的对照组（154 MPa）提升 6.4 倍。同时保住韧性，可绕 4 mm 直径圆柱弯曲，沿 250 μm 薄膜边缘折 180° 不开裂。

以连续卷材形态交付：此前报道的先进致密竹材以实验室尺度样品为主，这次做到 2 米连续卷材；前处理工序与现有工程木材产线同构，同一套设备可直接沿用，无需重建产线。下游按准各向同性铺层、浸生物基环氧固化得到 CBRP，拉伸 201 MPa、弯曲 387.2 MPa，比强度 338.83 N·m·g⁻¹、比模量 23933 N·m·g⁻¹，性能优于玻璃纤维增强复合材料（GFRP），与T700 碳纤维复材相当。

与安踏联合开发的竹材高能回弹板已完成转化，作为核心承力部件用于专业马拉松跑鞋并全球首发，双方还联合获批福建省重大科技项目。这条路线打开的下游方向包括风电叶片、体育装备、交通运输、无人机和古建保护。

增强相的成本与环境负担几乎可以忽略：CB 综合成本约 1303 美元/m³，低于碳纤维与玻璃纤维；CNC 用量仅 3 wt%，在成本中占比不到 4%。按此路线可制备生物基占比 50% 以上的高强复合材料。CB 的 GWP 100 为 2164 kg CO₂ eq，较碳纤维降低约 97.9%、较玻璃纤维降低约 65.4%，碳足迹较碳纤维低约两个数量级。

论文图文

论文信息

论文题目：Scalable Gigapascal Strength Bamboo Veneers via Nanocellulose Reinforcement 

期刊：Advanced Materials 

DOI：10.1002/adma.75630 

作者：Zongying Fu、Xinqi Gao、Xiaoxuan Guo、Yufa Gao、Zujiang Xiong、Yun Lu 

单位：中国林业科学研究院木材工业研究所；北京理工大学材料学院（纤维素及其衍生物北京市工程技术研究中心）；国家文物局考古研究中心；安踏（中国）有限公司；华南理工大学先进造纸与纸基材料全国重点实验室

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