中國是世界上主要的產(chǎn)竹國，素有“竹子王國”之譽(yù)。全國竹林面積641萬(wàn)公頃，立竹數量超過(guò)280億株，竹材總蓄積量約5億噸。在碳達峰碳中和的背景下，竹產(chǎn)業(yè)以新型的復合材料和固碳能力，展現在人們面前。

竹纏繞復合材料以竹材為基材、以樹(shù)脂為膠黏劑，采用無(wú)應力缺陷的纏繞工藝加工而成。充分發(fā)揮了竹材軸向拉伸強度高、彈性模量大的特點(diǎn)，具有重量輕，強度高、絕緣性和耐腐蝕性好、使用壽命長(cháng)等特點(diǎn)。竹纏繞復合材料制成的管道、管廊、房屋等產(chǎn)品，可廣泛應用于城市給排水、農田灌溉、水利輸送、城市管廊、新農村建設等領(lǐng)域，有效減少鋼鐵、水泥、塑料等高耗能產(chǎn)品的需求量。完全自主創(chuàng )新，技術(shù)水平國際領(lǐng)先。

竹纏繞復合材料的組成結構

竹纏繞復合材料具有優(yōu)良的技術(shù)指標，測試表明，在埋地1米深、地面車(chē)載90噸的情況下，竹纏繞管廊最大豎向變形量不到1%，遠低于3%的控制標準;在管道形變超過(guò)30%時(shí)，抗壓強度還可以繼續上升，彎曲強度保留率為108.4%，彎曲彈性模量保留率為112.4%;國家農業(yè)灌排設備監督檢驗中心對竹纏繞復合管進(jìn)行1萬(wàn)小時(shí)靜水壓試驗，竹纏繞復合管在正常件下，使用壽命可達50年以上。加拿大國家林產(chǎn)品創(chuàng )新研究院對竹纏繞復合材料進(jìn)行加速老化試驗，表明竹纏繞復合材料在自然條件下使用56年后，強度保留率為74%。

竹纏繞復合材料的生產(chǎn)全過(guò)程能耗和碳排放均要明顯小于鋼筋混凝土產(chǎn)品，以壓力等級為0.6兆帕、管徑為1000毫米的管道為例，能耗僅為54.9千克標準煤/米。分別比焊接鋼管、塑料管、球墨鑄鐵管、預應力鋼筒混凝土管、鋼筋混凝土排水管節能77.6%、64.2%、77.3%、38.3%、32.2%。

近年來(lái)的發(fā)展，竹纏繞復合材料技術(shù)的產(chǎn)品定位更加明確，產(chǎn)品包括竹纏繞復合管、竹纏繞管廊、竹纏繞高鐵車(chē)廂、竹纏繞房屋、竹纏繞廁所、竹纏繞軍工產(chǎn)品等六個(gè)系列。其中，竹纏繞復合管和竹纏繞管廊已經(jīng)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化應用階段，其余4種產(chǎn)品已經(jīng)研制成功，取得突破性進(jìn)展。

（一）竹纏繞復合管 

竹纏繞復合管是首款研制成功并開(kāi)展工程應用的竹纏繞產(chǎn)品，主要包括三層結構，沿管徑方向，由內到外依次為內襯層、增強層和外防護層，三者由不同的材料組成，發(fā)揮不同的作用。內襯層采用防腐性能優(yōu)異且符合食品安全標準的樹(shù)脂和竹纖維無(wú)紡布、竹針織氈制成，防滲且內壁光滑;增強層由竹篾、生物填料和氨基樹(shù)脂制成;外防護層一般采用防水防腐性能較好的樹(shù)脂和防輻射填料制成。竹纏繞復合管的生產(chǎn)工藝主要包括竹材加工、氨基樹(shù)脂生產(chǎn)、內襯制作、增強層纏繞、加熱固化、修整脫模、外防護層涂刷等流程。

與焊接鋼管、塑料管、球墨鑄鐵管、預應力鋼筒混凝土管等傳統管道相比，竹纏繞復合管具有明顯的性能優(yōu)勢、施工優(yōu)勢和價(jià)格優(yōu)勢。性能方面，竹纏繞復合管使用壽命長(cháng)、保溫性能突出、糙率系數低、水流性能佳、抗震性能好、防滲性能好等優(yōu)異性能，符合生活飲用水輸配水設備安全性評價(jià)標準，具備最優(yōu)化的縱向和環(huán)向力學(xué)性能，可廣泛應用于水利輸送、農田節水灌溉、城市給排水等管道運輸行業(yè)。竹纏繞復合管在安裝施工過(guò)程，管道鋪設接頭少，運輸方便，施工效率高，勞動(dòng)強度和技術(shù)要求低，不需要特別的墊土層。

（二）竹纏繞管廊 

竹纏繞管廊是在城市綜合地下管廊大規模建設的背景下開(kāi)始研制的。2017年，5米直徑的竹纏繞管廊研制成功;2020年7月，我國首根8米直徑的竹纏繞管廊研制成功，并達到世界領(lǐng)先水平。

竹纏繞管廊也是以竹篾、生物填料為基體材料、樹(shù)脂為膠黏劑，采用纏繞工藝制作而成，具有防火耐水、抗震抗沉降能力強、初始力學(xué)性能好、穩定性高、使用壽命長(cháng)、綜合造價(jià)低、施工安裝方便等優(yōu)勢，實(shí)現了資源可再生、節能低碳。與鋼筋混凝土管廊相比，竹纏繞管廊的工程施工周期僅為其30%，綜合成本僅為其70%—80%。完全可代替鋼筋混凝土制作的管廊。

（三）竹纏繞房屋 

竹纏繞房屋也是竹纏繞產(chǎn)品之一。2017年10月，世界上第一款竹纏繞整體組合式房屋研制成功。除整體組合式房屋外，竹纏繞房屋還包括新時(shí)代農居、單體公寓等類(lèi)型。

竹纏繞房屋是以竹材為基體材料、秸稈為填充材料、樹(shù)脂為膠黏劑，采用纏繞工藝制作而成，具有資源可再生、節能低碳、抗震、保溫、隔音、防火、建造速度極快等優(yōu)勢，可取代目前使用鋼筋、水泥建設的房屋。最終將實(shí)現今后農村建房中不再使用鋼筋、水泥、磚頭和瓦片的目標。

竹纏繞房屋的建造流程包括主體纏繞、房屋起吊、房屋運輸、房屋組裝、光伏安裝五個(gè)環(huán)節。其中，主體纏繞是以每間房屋為單位在工廠(chǎng)中進(jìn)行整體纏繞成型、裝修、放置家具。房屋運輸也是每間房屋整體運輸。在現場(chǎng)進(jìn)行組裝時(shí)，200平方米的二層房屋一般只需2—4小時(shí)即可組裝好。

（四）竹纏繞高鐵車(chē)廂 

2017年6月，竹纏繞高鐵車(chē)廂樣品研制成功。竹纏繞高鐵車(chē)廂具有資源可再生、低碳環(huán)保、質(zhì)輕、抗震、保溫、隔音、防火、安全性好、綜合成本低等優(yōu)勢，符合國家提出的發(fā)展綠色、輕量化交通的要求。由于竹纏繞復合材料具有吸收緩沖撞擊力的天然屬性，車(chē)廂在受到極限外力的情況下，能減少乘客受到?jīng)_撞力，減少事故的傷亡率，可極大提高高鐵在極端情況下的安全性能。目前，竹纏繞高鐵車(chē)廂正在進(jìn)行全面測試。

2015年7月，首個(gè)年產(chǎn)2萬(wàn)噸管道的生產(chǎn)單元在湖北襄陽(yáng)建成投產(chǎn)，開(kāi)創(chuàng )了林產(chǎn)業(yè)轉型的先河;山東、內蒙古、廣西、福建、河南、重慶等地也陸續建設了竹纏繞生產(chǎn)基地，產(chǎn)業(yè)化基地不斷擴大。截至目前，竹纏繞產(chǎn)業(yè)已有7個(gè)產(chǎn)業(yè)化基地先后建成投產(chǎn)，建設投資4.5億元，年產(chǎn)能11萬(wàn)噸。全部達產(chǎn)后產(chǎn)值預計可達到16.5億元。

同時(shí)，河南、湖北、湖南、四川等地有4個(gè)竹纏繞生產(chǎn)基地正在建設過(guò)程中，建設投資總計4.7億元，預期產(chǎn)能為10萬(wàn)噸，預期產(chǎn)值為15億元。

國內另有9個(gè)生產(chǎn)基地已經(jīng)簽約，分別位于浙江、貴州、陜西、廣西、四川（2個(gè)）、山東、江蘇、重慶8個(gè)省市，預期投資為11.7億元，預期產(chǎn)能26萬(wàn)噸，預期產(chǎn)值39億元。為了擴展海外市場(chǎng)，國內竹纏繞相關(guān)企業(yè)與菲律賓、緬甸、尼泊爾也分別開(kāi)展合作，目前已簽約3個(gè)國際項目。

具有一定規模的產(chǎn)業(yè)化基地是一個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展成熟的基本條件。另外一項條件是原料供應基本保障。全國竹材總蓄積量超過(guò)5億噸，每年可砍伐量約1.5億噸。而當前竹材每年砍伐消耗量?jì)H4000萬(wàn)噸。顯而易見(jiàn)，國內豐富的竹資源為竹纏繞產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了較為充足的原材料。從地區分布來(lái)看，中國竹資源主要集中在福建、江西、浙江、湖南、四川等地，5個(gè)地區的竹林面積約451.4萬(wàn)公頃，占全國竹林面積的70%。為了保證原料供應，竹纏繞產(chǎn)業(yè)將在南方部分有竹省份建立數百個(gè)竹材加工基地，向竹纏繞產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)供應竹材500萬(wàn)噸。

一是顯著(zhù)經(jīng)濟效益，竹纏繞復合管使用竹材作為增強層材料，并以樹(shù)脂為膠黏劑，每噸竹纏繞復合管可以相應產(chǎn)出1.1萬(wàn)元的產(chǎn)值，和9000元的輔產(chǎn)品產(chǎn)值。以當前技術(shù)最成熟、工業(yè)化應用最多的竹纏繞復合管為例，當竹纏繞復合管分別替代焊接鋼管、塑料管、球墨鑄鐵管、預應力鋼筒混凝土管、鋼筋混凝土排水管五種傳統管道75%的產(chǎn)量時(shí)，僅投資2280億元，竹纏繞復合管產(chǎn)量將達到3800萬(wàn)噸，消耗竹材1.1億噸，產(chǎn)值可實(shí)現7600億元，形成減碳固碳總量1.54億噸二氧化碳。

城市排水管網(wǎng)領(lǐng)域現有73.5萬(wàn)公里排水管，如果全部用竹纏繞復合管進(jìn)行更新，消耗8900萬(wàn)噸竹材，可以創(chuàng )造1.78萬(wàn)億元的竹纏繞復合管的產(chǎn)值。同時(shí)竹材培育、竹篾加工、管道生產(chǎn)三個(gè)環(huán)節，共增收3740億元。

在農業(yè)灌溉領(lǐng)域，如果全部采用竹纏繞復合管，建設2億畝高標準農田所需的120萬(wàn)公里農業(yè)灌溉管道，需求1400萬(wàn)噸竹纏繞復合管的生產(chǎn)，可以創(chuàng )造2800億元的產(chǎn)值，竹材培育、竹篾加工、管道生產(chǎn)三個(gè)環(huán)節共可增收600億元。

二是竹纏繞復合材料的應用有助于減少高耗能產(chǎn)業(yè)比重，加速產(chǎn)業(yè)結構調整，不僅是實(shí)現碳減排與碳中和的重要抓手，還是緩解能源安全問(wèn)題與環(huán)境問(wèn)題的重要途徑。竹纏繞復合材料的應用可充分發(fā)揮基礎材料的作用，有助于促進(jìn)國民經(jīng)濟可持續發(fā)展，保證新基建的高質(zhì)量推進(jìn)，推動(dòng)制造強國戰略的實(shí)施。

三是減碳固碳，發(fā)展竹纏繞產(chǎn)業(yè)是實(shí)現碳中和的關(guān)鍵舉措。在當前化石能源消費占比仍高達85%的情況下，竹纏繞產(chǎn)品替代高耗能產(chǎn)品產(chǎn)生的節能效益可形成顯著(zhù)的減碳效益。除以上分析之外，竹林的固碳能力遠超普通林木，是杉木的1.46倍，熱帶雨林的1.33倍。每年可實(shí)現減碳1.97億噸、固碳1.05億噸，減碳固碳總量達到3.02億噸，約占2019年中國碳排放總量的3.1%，對實(shí)現碳達峰碳中和具有重要推動(dòng)作用。

（一）社會(huì )影響力不斷提高 

早在2014年，竹纏繞復合壓力管就已通過(guò)國家林業(yè)和草原局的科技成果鑒定，該成果達到國際領(lǐng)先水平。2015年以來(lái)，竹纏繞復合材料技術(shù)陸續被列入水利部、國家發(fā)展和改革委員會(huì )、國家林業(yè)和草原局、住房和城鄉建設部、科學(xué)技術(shù)部、工業(yè)和信息化部等部委發(fā)布的相關(guān)技術(shù)目錄中，并被評為全國建設行業(yè)科技成果推廣項目、綠色建筑節能推薦產(chǎn)品、工程建設推薦產(chǎn)品;來(lái)自政府部門(mén)與社會(huì )各界的廣泛肯定，強化了竹纏繞復合材料技術(shù)的品牌效應，對技術(shù)推廣起到了重要的推動(dòng)作用。

（二）壯大自主創(chuàng )新力量，推動(dòng)制造強國戰略的實(shí)施 

竹纏繞復合材料是中國制造的首創(chuàng )新材料，完全自主創(chuàng )新，是真正的中國制造。截至2020年，累計專(zhuān)利250余項，其中發(fā)明專(zhuān)利45項，國際專(zhuān)利14項。形成1項國家標準、2項行業(yè)標準、1項團體標準，質(zhì)量控制體系初步建立。分別成立了國家林業(yè)和草原局竹纏繞復合材料工程技術(shù)研究中心與國家林業(yè)和草原局推進(jìn)竹纏繞產(chǎn)業(yè)發(fā)展領(lǐng)導小組，機構建設不斷完善。壯大了中國自主創(chuàng )新力量，將成為中國實(shí)施制造強國戰略、實(shí)現制造強國目標的重要推動(dòng)力量。

（三）發(fā)揮基礎材料的作用，促進(jìn)國民經(jīng)濟可持續發(fā)展 

新材料研發(fā)與應用。作為一種新型生物基材料，竹纏繞復合材料以天然竹材為基材，具有原料可再生、能源消耗低、環(huán)境污染少、碳排放少等特點(diǎn)，充分發(fā)揮了生物基材料的優(yōu)勢，避免了鋼鐵、水泥、塑料等傳統材料帶來(lái)的高能耗、高排放問(wèn)題，在城市給排水、農田水利、城市管廊、鄉村振興等領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。

目前，中國仍有1.1億噸閑置竹資源，若將其全部生產(chǎn)化，生產(chǎn)竹纏繞復合管等產(chǎn)品，竹纏繞復合管年產(chǎn)量增加31.8萬(wàn)千米，實(shí)現年產(chǎn)值為7600億元，可形成4600萬(wàn)噸標準煤的節能能力，減排二氧化碳1.18億噸，可形成固碳量3600萬(wàn)噸，減碳固碳總量1.54億噸。因此，新型竹纏繞復合材料應用前景遠大，可期待大力發(fā)展。