揭榜“以竹代塑”，闯出革新之路

揭榜“以竹代塑”，闯出革新之路

中青报·中青网记者 周呈宣 李川来源：中国青年报（2024年12月18日 07版）

食物包装，建筑材料，电子产品，儿童玩具……大到飞机、高铁，小到纽扣、瓶盖，我们的生活似乎早已被“塑料”包围。它成本低廉、耐用可塑、用途广泛，却也正悄无声息地破坏着生态环境，威胁着人体健康。如今，塑料污染已成为全球公认仅次于气候变化的第二大环境焦点问题，减少塑料污染迫在眉睫。

如何破解这个困扰全球的难题？中国提出了富有智慧的替塑创新——“以竹代塑”。

2022年，习近平总书记在向国际竹藤组织成立二十五周年志庆暨第二届世界竹藤大会致贺信时指出，中国政府同国际竹藤组织携手落实全球发展倡议，共同发起“以竹代塑”倡议，推动各国减少塑料污染。

聚焦国家重大战略，解决发展现实需求。今年，第十九届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛“揭榜挂帅”专项赛中，由广西壮族自治区林业科学研究院（广西林业实验室）发榜的“‘以竹代塑’新技术及新产品研发”选题，吸引了来自全国各高校的近百名青年学子争相揭榜。赋能绿色发展的好“竹”意正不断涌现。

科技助力，绿色替代“竹”够可行

绿色、低碳、速生、可降解……长久被人们遗忘和低估的竹子，是南京林业大学林业工程专业学生魏可心近两年来最喜爱，却也让她最发愁的“同伴”。

2022年为响应国家号召，刚读研的魏可心就壮着胆子闯进了“以竹代塑”这条新赛道，和创新团队成员一起跌跌撞撞突破了竹纤维高效利用技术，这让她信心倍增。攻坚克难，持续深耕，她们还想和竹子走得更近些。

“揭榜挂帅”让这个年轻的团队找到了大展身手的舞台。

魏可心和团队成员先后走访种竹农户、种植基地、竹材料工厂等地后发现，在广西，竹子年产量达到3.5亿根，但利用率不足40%，竹产业面临加工利用率低、环境污染重、产品附加值低的痛点。

结合当地发展需求和代塑产业前景，10个大学生埋头苦干，历经上百次试验，成功开创出了竹纤维增效造絮、低碳可降解大豆蛋白竹质复合材料制备和细胞壁微纳结构调控3项关键技术，在实验室里折腾出了竹质新产品——高性能全降解竹基复合新材料，并一鼓作气完成了产品落地和中试生产。

“对比目前市场在售的代塑材料，我们研制的竹基卷材不仅能做到性能优，还能完全做到全生命周期无有害释放。比如目前应用面非常广、在整个饰面板市场占有率达到60%的PVC塑料木纹板，我们的竹基卷材就可以做到替代，实现真正的‘以竹代塑’。”魏可心说，“未来，我们南林青年一定还会继续依托专业优势，发挥自身所长，在‘以竹代塑’的道路上持续探索，努力争取新的突破。”

突破瓶颈，新技术解决老难题

“难，工艺很难，突破也很难。”面对“以竹代塑”这个大命题，安徽农业大学材料与化学学院学生黄昊在实验研发时碰了不少壁。

“竹子作为一种天然纤维，具有不可忽视的竹节缺陷，我们不得不承认，它的纤维性能均一性和多样性确实不如塑料，而且在具体生产过程中，再生竹纤维和竹炭纤维的加工工艺也是十分复杂的。”黄昊介绍，既要为企业考虑生产成本，又要革新材料技术，解决现实问题。“做过的试验太多，具体几次，真的已经数不清”。

实现突破需要时间、耐心和绝不放弃。在今年“揭榜挂帅”的赛场上，安徽农业大学的学生团队拿出了令人欣喜的新成果。

人们通常认为，竹子似乎是不容易断的，但是竹子的韧性主要表现在弯曲上，拉伸时的韧性却很一般。他们就利用仿生界面工程，研制出了轻质、高强、高韧的竹基纤维材料。

“在我们学院郑可老师的指导下，大家用动物丝蛋白把弱界面相互作用引入天然竹纤维中，让纤维在拉伸过程中可以充分滑移并耗散能量。”团队成员孙宜洁介绍，他们实现了竹纤维拉伸应变性能较原始提升10倍，断裂韧性提升12倍，而且还使其具有了多数合成高分子纤维所不具备的优异抗裂纹扩展能力。

竹子只能编编竹筐，做做竹筷子，当个工艺品？面对质疑，他们替竹子正名，打破刻板印象，研制出了导电竹纤维新产品。

“利用蛋白离子导体，我们获得了竹基复合导电纤维材料。借助丝离子导体对环境刺激的响应，引发复合纤维的电化学性质变化。”郑宜洁说，竹基复合导电纤维所构筑的织物，不仅能在未来用于智能可穿戴设备，还能通过机器学习实现对环境、运动、材质等变化的准确识别。

敢想敢干，小竹子拥有大可能

北京林业大学学生雷希音一直觉得，竹资源是一座仍未被完全开发的宝库。

“我们认为，现在仍然没办法有效开发竹资源，主要是因为竹资源当中的纤维素存在溶解困难的问题，这就导致了竹子里储量丰富的纤维素，没有被有效利用起来。”雷希音说。

北京林业大学的创新团队决定攻克竹资源利用的这一堵点。切中要害，另辟蹊径，挖掘这座竹资源的“富矿”，他们选择把竹子溶个粉碎，完全打破，重建，再生。

“你现在看到的这瓶液体，实际上是一瓶竹纤维溶液，它是我们通过自主研制的一款新型溶剂溶解竹子获得的。”雷希音向记者展示了由团队自主设计的集绿色环保、合成工艺简单、成本低廉、溶解能力强等优势于一体的新型纤维素溶剂体系——功能化离子液体。

这瓶看似平平无奇的液体，凝结了这个学生团队和指导老师李鑫无数个日夜的心血。利用这瓶竹纤维溶液，通过纺丝工艺制得的再生纤维素丝，将为多个产业提供新的可能性。

团队成员张欢介绍：“大家都熟知的纺织服装主要原料是化纤，但化纤90%以上是石油基合成纤维，这种材料会对环境造成严重的污染。通过我们团队掌握的这项技术，对竹资源开发利用所生产的竹基复合织物等低碳产品，能实现对石油基产品的替代，实现绿色环保，为未来环保织物提供更多选择。”

竹纤织梦，实现拒塑未来。雷希音对团队产品未来的现实应用很有信心。“除了织物，未来如果在再生纤维素丝中复合二维纳米材料MXene，我们还能制备出具有优异光热转换性能的织物，实现其在能量管理、原油泄漏、油污处理、油水分离、盐析、盐差能回收等多领域的应用。”

中青报·中青网记者 周呈宣 李川来源：中国青年报

2024年12月18日 07版

责任编辑：李婧怡