现代木结构的防火安全性持续受到广泛关注，尤其是在发生火灾时，金属紧固件的高导热性会加速木材炭化，从而削弱整个结构的阻燃能力。在全球气候变化和能源短缺的背景下，竹子作为一种可持续材料，在结构应用方面具有巨大的潜力。研究表明，可以通过物理和化学改性来提高竹子的力学性能，例如去除木质素和半纤维素，同时保持其原有的纤维取向和分级结构，再进行热压成型。尽管高强度生物材料作为金属紧固件的替代品展现出巨大的潜力，但其在高温和极端环境下的性能和可靠性尚未得到充分研究。为此，中国研究人员研发出一种环保、高性能的改性竹胶合板，为可持续建筑提供了金属紧固件的替代品，并为竹子的高值化应用和绿色建筑材料的开发提供了科学依据。
复合胶合改性竹材制备工艺示意图。
通过对复合改性竹胶合板力学性能测试发现，其弯曲弹性模量、弯曲强度和拉伸强度均有显著提高。与天然竹相比，经碱处理12 h的复合改性竹胶合板的弯曲弹性模量、弯曲强度和拉伸强度分别提高了1.8倍、2.2倍和1.7倍。随着碱处理时间的延长，其延展性进一步提高，表明材料在保持强度的同时，还能保持一定的塑性变形能力。通过对材料的热稳定性分析发现，复合改性竹胶合板的极限氧指数与改性时间呈正相关，表明改性处理提高了竹子的耐火性能，使其在空气中不易着火。结果表明，与未处理竹子相比，复合改性竹子具有更优异的阻燃性能和热稳定性。利用动态力学分析仪对复合改性竹子在不同温度下的动态力学性能进行了评估。研究发现，改性处理减少了竹材内部的空隙和分子运动，降低了阻尼行为，提高了竹材的玻璃化转变温度，并在热压缩过程中保持了细胞壁的完整性，使得复合改性竹材表现出良好的界面相互作用和应力传递性能。
最初发表于竹藤杂志，卷。 5、第 4 期（Resumo do artigo publicado no Journal of Cleaner Production，第 451 卷，2024 年 4 月 20 日）
Autores | Qian Jin, Yue Kong, Liu Shaodong, Lu Dong, Wu Peng, Li Quan
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