中國林科院木工所科研團隊通過創新性地多尺度界面工程技術來實現竹材的解構和再重組，將竹材變身為高強度、可變形和生物降解的竹纖維素基結構材料，其綜合性能超越傳統石油基塑料。
    科研人員首先將竹材解構成纖維束，再通過改性和氧化處理，分別獲得帶正電荷的長纖維（Q-Fiber）和帶負電荷的羧基化纖維素納米纖維（CCNF）。利用靜電吸引原理實現纖維自組裝，并通過引入鈣離子構建離子交聯網絡，結合熱壓成型技術，形成具有氫鍵網絡和離子交聯的雙重穩定結構。該工藝實現了材料尺寸的精確調控，構建出無須外加黏合劑的三維網絡結構，將竹材變身為可變形、抗沖擊性強、硬度高、熱穩定性佳、生物可降解以及優異力學性能的可持續纖維素基結構材料。
    實驗數據顯示，添加1%CCNF制備的竹纖維素基材料性能優勢顯著，與石油基塑料各項性能的均值相比，其沖擊強度提升了2.8倍，硬度提高了1.2倍，比強度增強了4倍；而且，多尺度材料的熱膨脹系數極低，熱穩定性極佳，加工性能優越，能夠輕松塑形；掩埋360天后，材料大量降解，對環境的友好程度遠超塑料。
     生命周期評價結果表明，在所調查的環境影響類別中，多尺度的竹基纖維素材料均優于傳統的石油基塑料，是降低碳足跡的有力候選者。通過改變纖維的鋪裝方式，能夠將材料的性能從各向異性轉變為各向同性，這為纖維素基材料代替塑料的應用提供了更大的靈活性和可能性。
     該研究突破性地解決了竹材應用中力學性能離散性大、界面結合弱、尺寸穩定性等技術瓶頸，為竹資源替代不可降解塑料提供了完整的理論支撐和技術方案。隨著工藝優化和產業化推進，這類可定制化、全降解的纖維素基材料有望在精密儀器制造、環保包裝、綠色建筑等領域形成規模化應用，為實現“雙碳”目標開辟新的技術路徑。
     該研究成果論文發表在Small期刊。北京林業大學與中國林科院木工所聯合培養的碩士研究生胡娟為第一作者，木工所副研究員黃宇翔為通訊作者。