日前，国家自然科学基金重大项目“弧形竹材原态层积机制及物理力学基础”在京启动。该项目由国际竹藤中心研究员费本华主持，项目总经费269万元，实施期5年。
国际竹藤中心研究员覃道春汇报了项目总体情况，包括项目背景、目标、关键科学问题以及主要的研究任务。他指出，本项目将针对竹材制造中利用率低、层积材规格较小、能耗大、废料多等现象，聚焦弧形竹片热成型及原态层积物理力学基础等科学问题开展研究，实现竹材合理高效、原态利用。国际竹藤中心研究员孙丰波、副研究员于子绚、高级工程师陆方、北京林业大学副教授黄艳辉分别针对项目下设四个任务的目标内容、方案设计、进度安排等进行了汇报。
竹类植物生长迅速、资源丰富、固碳力强，是一种天然理想的生产生活原材料。由于特殊的梯度结构及尖削状中空锥形壳体结构，竹材无法直接开料或刨削，通常剖分加工制作成小规格单元，用于生产各类竹基材料。但这类竹材单元，通常为了规格化的目的，严重破坏竹材结构，导致出材率低、施胶量大、纹理损伤等问题。因此，只有保持竹材单元的弧形原态，减少加工环节，才能保留竹材天然生物力学结构带来的优良性能，保留竹材天然纹理带来的人居舒适性。
目前弧形竹片采用铣削方式加工定弧，竹材利用率仅仅保持在60%，改善加工方式、提高竹材出材率，是弧形竹材产品甚至竹产业的主要需求。基于这种需求，本项目以弧形原态竹材为研究对象，在改良加工环节中剖分、定弧、胶合、层积、定型的基础上，探明弧形竹材的层积机制与物理力学规律。通过提炼竹筒外径、剖分份数、竹壁厚度、定弧模具半径值等参数，构建弧形竹片剖分定宽数学几何模型;通过湿-热-力协同改性方法定弧，分析竹片定弧过程中温湿度及压力对形变特征及性能的影响;通过确定竹材表面砂磨阈值及竹青和竹黄与胶液的相互作用机制，探明弧形材的层积胶合机理，最终获得弧形原态层积材的性能调控规律。
项目组长费本华指出，要提高对弧形竹材原态利用的认识，竹材壁薄中空，竹壁相当于树木一年的年轮，可以借助仿生原理层层叠加，小材变大材。本项目将为实现层积材高利用率、低胶、低成本、原态加工提供理论支撑，为实现弧形竹材及其制品标准、高质、工业化生产提供科学依据，对竹材资源可持续利用、促进碳达峰和碳中和、缓解国家木材安全具有重要意义。
费本华强调，要加强团结协作，导师要在人员组织中发挥积极作用。要明确定位研究内容，要针对“弧形材成型机制”抢占科研制高点。项目要同时关心如何解决技术问题，在实验室中做出样品，在工厂中试出产品，并批量化生产形成商品。弧形材的优势在于施胶量少、成本低、破坏量少、耗能少、保持原态，应用研究可作为基金项目辅助，结合“十四五”的应用研究，突破样品和产品的局限。要培养一批研究生以及青年骨干、高级职称人员，以及更高层次人才。要加强宣传推广，将工程材料做大做强，要政府产学研结合，为国家提供材料，让国家有材可用。
项目启动会由国际竹藤中心科技处副处长杨淑敏主持。国际竹藤中心研究员方长华、刘焕荣，副研究员张秀标、马欣欣四位专家参与评议。
(国际竹藤中心供图)
(责任编辑：韩梦晨)
