现代木结构的防火安全性持续受到高度关注，尤其是在发生火灾时，金属紧固件的高导热性会加速木材的炭化，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，并为竹子的广泛应用和绿色建筑材料的开发提供了科学依据。
改性胶合竹制造过程示意图。
对改性竹胶合板进行力学测试发现，竹子的弯曲模量、弯曲强度和拉伸强度均有显著提高。与天然竹子相比，经12小时碱处理的改性竹胶合板的弯曲模量、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，材料的延展性有所提高，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。对材料的热稳定性分析发现，改性竹胶合板的极限氧指数与改性时间呈正相关，表明改性处理改善了竹子的防火性能，使其不易自燃。结果表明，改性竹子比未处理竹子表现出更好的阻燃性和热稳定性。利用动态力学分析仪对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空隙和分子运动，从而降低了阻尼行为，提高了竹材的玻璃化转变温度，并且在热压缩过程中保持了细胞壁的完整性，使改性竹材表现出良好的界面相互作用能力和应力传递性能。
原载于《竹藤学报》第5卷第4期（《清洁生产学报》第451卷2024年4月20日发表文章摘要）
Autoren | Qian Jin, Yue Kong, Liu Shaodong, Lu Dong, Wu Peng, Li Quan
Chinesische Ingenieure entwickeln hochleistungsfähige Bambusverbundwerkstoffe für globale Bauprojekte
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