曾經,一根竹子的六成材料可以加工成筷子、竹簽,剩下約四成的竹蔸、竹屑、竹節,要么燒掉,要么以幾百元一噸的價格當作燃料或竹炭制品的原材料賣掉。
如今,在中國科學院寧波材料技術與工程研究所(以下簡稱寧波材料所)研究員朱錦團隊手中,這些曾經的“廢料”通過復合加工,變身為竹基禾塑復合材料。該新材料不僅能托舉起4噸重物,還能在零下20攝氏度的低溫下保持高剛性與高韌性。
2026年初,雙槍科技與寧波材料所簽訂專利實施許可合同,將該材料推向市場,并瞄準全球規模約6000億元的物流托盤產業。這是雙方繼“金鋼瓷”新材料后的第二次合作,也是朱錦團隊踐行“研以致用”,在“以竹代塑”國家戰略下開辟的新賽道。
從“一燒了之”到“點廢成金”
在中國,竹材加工產業有一個長期“隱痛”:由于竹子中空、壁薄、外形不規則,在實際加工中,會產生超過原料總質量40%以上的加工余料。
這些余料富含纖維素、半纖維素,不易降解,也難以熔融,長期以來缺乏高值化的處理手段。傳統的處理方式多是將其碳化制成竹炭,不僅轉化率低——五六噸余料只能產出一噸炭,附加值低,還會產生大量廢氣。
“這不僅是資源的巨大浪費,更是整個竹產業高質量發展的瓶頸。”朱錦對《中國科學報》表示。如何讓這“近一半”竹材發揮應有的價值,成為朱錦團隊開啟相關研究的起點。
彼時,學術界和產業界普遍參照“木塑復合材料”的思路,將竹材余料研磨成粉,再與塑料復合。
然而,這條路很快遇到了“天花板”:竹材質地堅韌,研磨成粉能耗極大,成本甚至高于木粉;更重要的是,研磨過程破壞了竹子天然的微納級纖維結構,導致復合材料的性能平平,市場競爭力不足。
“既然竹粉破壞結構不行,那我們能不能反其道而行之,把竹材余料做成‘鋼筋’?”該團隊提出了一個顛覆性的想法:不再把竹材磨成粉,而是通過技術突破,將其制成保留原生纖維形態的“增強體”,與塑料基體復合,形成類似“鋼筋混凝土”的骨架結構。
這一思路催生了“竹基禾塑復合材料”的誕生。其核心創新在于兩點:一是工藝創新,開發了適應蓬松纖維形態的專用裝備與模壓技術,解決了傳統擠出與注塑工藝中高含量纖維難以下料、易碳化、流動性差的難題;二是結構創新,成功實現了竹材加工余料中高含量、大尺寸原生纖維的直接利用,最終使材料的強度、模量和沖擊韌性全面超越了傳統的木塑或竹粉填充復合材料。
當“科學大腦”牽手“產業尖兵”
一項好的實驗室技術要跨越“死亡谷”,找到合適的產業伙伴至關重要。2024年,一個偶然的機會,朱錦與雙槍科技的代表不期而遇。
彼時,雙槍科技正面臨行業共性難題:作為A股“竹業第一股”,其每年產生萬噸級的竹材加工余料,處理成本高昂。與此同時,朱錦團隊也一直在尋找能充分發揮竹基禾塑材料極致性能的應用場景——高承重的工業物流托盤。
工業托盤市場巨大,但痛點明顯——傳統木托盤需熏蒸、易發霉,在食品、醫藥行業受限;純塑料托盤太軟,承重不足;木塑托盤性能又達不到自動化立體倉庫的動載要求。
“我們的材料靜載能達4噸,動載也能達到1.5噸,低溫性能優異,簡直是給工業托盤量身定制的。”朱錦團隊核心成員、寧波材料所研究員那海寧回憶道。而雙槍科技正好擁有穩定的竹材余料供應、成熟的供應鏈和強烈的轉型需求,這為雙方的合作奠定了基礎。
此次合作并非偶然,而是源于雙方長達數年的信任積累。早在多年前,雙槍科技就曾引進過朱錦團隊研發的“金鋼瓷”新材料餐具技術,用于替代傳統的密胺餐具。從“金鋼瓷”到“竹基禾塑”,兩次合作的背后是寧波材料所團隊“技術+產業”深度融合的理念——不僅提供配方,更陪伴企業進行工藝革新、裝備定制和市場驗證。
“技術轉移是把技術給了企業,成果轉化是技術變成了能被市場接受的商品。”朱錦指出,“技術一定要流動起來,真正被市場應用,帶來經濟效益,為百姓生活帶來改變。”
定義“禾塑”,開辟綠色新賽道
2021年,朱錦團隊特意將這類材料從傳統的“木塑”中獨立出來,命名為“禾塑復合材料”。朱錦告訴《中國科學報》,“禾”代表禾本科植物,比如竹、秸稈等,既點明了材料來源,也寄托了“以草代木”的綠色愿景。
“我國木材進口依賴度超過70%,但竹子和秸稈資源豐富。禾塑材料的性能在很多方面均優于傳統木材,握釘力更強,它不只是替代傳統木材,更是一種性能上的超越。”朱錦說。
當前,隨著與雙槍科技合作的深入,竹基禾塑材料已能滿足自動化立體倉庫對托盤長期抗變形的嚴苛要求,且規模化后材料成本預計僅為傳統塑料托盤的70%左右,競爭優勢顯著。
面向未來,那海寧表示,目前的技術積累只是第一步,下一步要賦予材料更多功能,如抗靜電、阻燃等;在制品端,要從托盤拓展到車用復雜結構件、戶外建材等。
如今,竹基禾塑托盤可服務于光伏產業太陽能光伏板運輸、新能源鋰電池產業的運輸,大型物流企業、港口集團、化工企業等。除此之外,竹基禾塑材料的應用場景還可以覆蓋汽車、工業、建材等多個領域,如用于電動汽車的非結構型裝飾零部件、室外裝飾件等建材,用于替代傳統塑料、木塑和木材,應用前景廣闊。
從目前已改變整個板材行業的大豆基無醛膠黏劑到竹基禾塑復合材料,朱錦團隊始終在回答同一個命題:如何讓生物質資源不再廉價燃燒,而是以高性能材料的姿態,重新定義百姓生活。
“塑料本身沒有錯,錯在使用和回收方式。”朱錦說,“我們的目標不是簡單地替代塑料,而是利用中國最豐富的可再生生物質資源,創造出一種既能滿足工業需求,又能實現綠色循環的新質生產力。這條路,我們剛剛鋪開。”
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