国际竹藤组织

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从分子水平告诉你竹材为什么那样好

竹人竹事
3 1? 2018

竹材具有优异力学性能,它的强度和韧性优于木材,刚性适度,适用范围非常广泛。可是你知道竹材为什么具备如此优越的性能吗?

国家林业局竹藤科学与技术重点实验室常务副主任、国际林联第5学部非木质林产品竹藤工作组组长、国际标准化组织竹藤技术委员会(TC 296)秘书长、国际热带木材组织(ITTO)国际项目评估专家余雁研究员,用10多年的探索,试图从纳米甚至分子尺度为人们找到答案。

从纳米和分子水平解答“竹结构与性能的神秘关系”

“纳米”一词很有些神奇色彩。这词一出现,就吸引了许多人探寻的目光。而余雁正是从纳米和分子级水平,来研究竹材具有优异力学性能的内在机制,回答人们关于“竹材为什么具有优于木材的强度、韧性,又具有适度刚性”的问题。

【植物短纤维夹持系统与商业小型力学试验机联用】

他在国内最早开展了竹(木)材细胞壁力学性能测试技术开发及应用的基础研究,攻克了单根植物短纤维力学测试国际性难题,研制成功国内首台植物短纤维专用力学测试仪并实现商业化生产;在国内最早将纳米压痕技术引入木材科学研究领域,首次实现了液体环境下木材细胞壁的纳米压痕力学测试,创新了测试方法学。上述技术体系已经在木材细胞壁性能与结构关系研究中发挥了重要作用,在树木发育、木材改性、木材胶合、木材力学性质早期预测等众多领域也有重要的应用价值。他还应用所搭建的细胞壁微纳尺度力学表征技术对竹子的多尺度力学特性开展了系统研究,不仅在细胞水平解释了竹子的强韧机制,还为高性能竹纤维基复合材料的设计和开发提供了关键基础力学数据。

近3年以来,余雁正应用动态红外光谱、光谱化学成像等先进技术研究竹材细胞壁组分之间的空间排列和相互作用,试图进一步阐明竹材优质性能的分子基础。同时,他正将基础研究成果用于指导应用,重点关注竹材绿色功能改良技术。近年来提出了循环热水处理竹材绿色防霉技术,以及竹材糠醇树脂改性技术,较好地解决了竹材易于霉变的技术难题,目前正积极推动上述技术的产业化。

朴实的爱+智慧勤奋=闪光的奖章

余雁对竹子的爱很朴实,对竹子研究的初衷也很朴实。他说,竹子太神奇了,既可以说非草非木,也可以说是草是木,有草一般的生长速度,还有木材的优良性能。中国具有世界最丰富的竹资源,利用潜力巨大。可是,人们对竹材的研究,无论是深度还是广度,都远远落后于木材,研究的空间很大。

【木竹材糠醇树脂改性技术生产的户外家具】

竹子研究需要更多有奉献精神的人。余雁愿意以他的人生年华来研究竹子,探索神奇竹子的结构与性能之密,寻求竹材高值化利用的新途径。

余雁是名非常智慧勤奋的研究人员。过去10年,他先后主持国家及省部级科研项目10余项,在重要刊物发表期刊论文100余篇,其中SCI收录50余篇;参与撰写专著3部;获得第一发明人授权发明专利4项,实用新型专利1项;研发国内首台植物短纤维力学性能测试仪并实现商品化生产;主持制定《竹醋液》国家标准1项;2006年获国家科技进步一等奖(排名15)、2008年获第2届梁希青年科技论文二等奖;2009年获中国林业青年科技奖;2010年获茅以升科学基金会木材科研一等奖、第3届梁希优秀青年科技论文二等奖;2011年获“梁希”林业科学技术奖一等奖(排名5);2012年获第4届梁希青年科技论文三等奖;2014年获第5届梁希青年科技论文三等奖;2015年入选“科技部中青年科技创新领军人才”。

余雁说,竹子是一种神奇的植物,还有许多奥秘等待人们去探索。因此,他的研究还有很长的路要走。