我國是世界上竹資源最豐富的國家,竹產(chǎn)業(yè)發(fā)展保持世界領(lǐng)先地位?!耙灾翊堋背h提出以來,中國制定了《加快“以竹代塑”發(fā)展三年行動計劃》,不斷拓寬竹產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的創(chuàng)新之路,為竹產(chǎn)品的廣泛應用帶來了新機遇。
如今,“以竹代塑”科技創(chuàng)新再次開辟新賽道。國家林草局國際竹藤中心牽頭研發(fā)的“汽車內(nèi)飾用竹纖維復合材料制造關(guān)鍵技術(shù)與應用”新技術(shù)及“竹纖維汽車內(nèi)飾頂棚”新產(chǎn)品近日通過專家評價鑒定。由中國工程院院士蔣劍春領(lǐng)銜的專家鑒定委員會認為,此次評審的新技術(shù)、新產(chǎn)品整體均達到國際領(lǐng)先水平。
此項新技術(shù)充分發(fā)揮竹纖維自身特性,不斷推動技術(shù)創(chuàng)新,提高竹纖維及其制品的科技含量與附加值,研發(fā)竹纖維汽車內(nèi)飾件具體針對性產(chǎn)品,真正落實“以竹代塑”具體指標,為竹產(chǎn)品廣泛應用在汽車領(lǐng)域打開了大門,既是一場關(guān)于汽車內(nèi)飾的“綠色革命”,又為汽車工業(yè)向國際化、綠色化、高檔化方向健康快速發(fā)展提供了技術(shù)支撐。
從同質(zhì)化困局到高附加值藍海
竹子的優(yōu)勢明顯,具有較強的固碳能力、可自然降解等特性。過去,“以竹代塑”產(chǎn)品陷入同質(zhì)化困局,市場停留在竹餐具、竹編制品和初級加工為主的產(chǎn)品,竹產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級需求迫切。
在“健康安全、綠色低碳、輕量化”的全球共識下,如何找到一種材料,既能滿足嚴格的力學、安全和工藝要求,又能切實減輕環(huán)境負擔,助力“雙碳”目標實現(xiàn),成為汽車行業(yè)迫在眉睫的課題。
國際竹藤中心牽頭的研發(fā)團隊,精準地捕捉到了這一歷史性的交匯點。他們看到了竹子作為工程材料的巨大潛力。項目旨在開發(fā)適用于汽車內(nèi)飾的綠色竹纖維復合材料,核心使命就是要打通從竹材到高端汽車零部件的產(chǎn)業(yè)化路徑,為汽車工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展、“以竹代塑”倡議和雙碳目標的實現(xiàn),提供堅實的技術(shù)支撐。
三大技術(shù)突破鑄就核心競爭力
將柔韌的竹纖維,轉(zhuǎn)化為能滿足汽車嚴苛標準的異型結(jié)構(gòu)件并非易事。研發(fā)團隊基于國際竹藤中心基本業(yè)務(wù)費、國家自然科學基金和國家重點研發(fā)計劃項目(2017YFD0600800、2023YFD2202100),通過竹纖維制造及其材性研究、竹塑復合界面調(diào)控、竹纖維復合材料成型、竹纖維汽車內(nèi)飾件加工與裝配等一系列關(guān)鍵技術(shù)10余年來的持續(xù)攻關(guān),成功鑄就了該成果的三大核心競爭力。
突破一:創(chuàng)新輕量化制造,實現(xiàn)“輕裝上陣”。輕量化是汽車節(jié)能減排的永恒主題。團隊創(chuàng)新開發(fā)的竹纖維輕量化制造技術(shù),通過材料輕量化結(jié)構(gòu)復合設(shè)計加工,實現(xiàn)了驚人的材料構(gòu)成:板材中竹纖維含量高達75%,而密度卻能控制在≤0.5g/cm3。這意味著,在同等體積下,竹纖維復合材料比傳統(tǒng)塑料等材料輕得多。更令人驚嘆的是,其異型模塑深度可達25mm以上,完美滿足了尾箱側(cè)飾板、汽車內(nèi)飾頂棚等部件復雜的三維造型需求,真正做到了異型結(jié)構(gòu)與輕量化的統(tǒng)一。
突破二:破解界面融合難題,實現(xiàn)“剛?cè)岵?。竹纖維是親水的天然有機物,而聚合物樹脂是疏水的化工材料,二者如何牢固結(jié)合,是長期以來的世界性難題。團隊成功突破了竹纖維與樹脂界面結(jié)合的關(guān)鍵技術(shù)。通過采用竹纖維—低熔聚合物界面增韌技術(shù),顯著提高了兩者之間的界面剪切強度。可以理解為,在竹纖維和樹脂之間建立了億萬個堅固的“橋墩”,使得應力能夠有效傳遞,避免了因結(jié)合不牢導致的開裂、分層等問題,確保了復合材料在車輛震動、溫差變化等復雜工況下的長期可靠性。
突破三:革新制備工藝,實現(xiàn)“連續(xù)智造”。要實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,必須告別手工作坊式的生產(chǎn)模式。團隊開發(fā)了竹纖維氣流—機械均勻鋪裝技術(shù),實現(xiàn)了竹纖維復合材單元的連續(xù)化制備和自動化鋪裝。這項技術(shù)如同為竹纖維“梳理發(fā)型”,并能將其均勻、精準地鋪設(shè)在模具中,確保了最終產(chǎn)品面密度的高度均勻性。這不僅大幅提升了生產(chǎn)效率和質(zhì)量一致性,也為大規(guī)模、低成本應用于汽車工業(yè)鋪平了道路。
從實驗室駛向全球市場的“中國方案”
新技術(shù)的價值,最終體現(xiàn)在市場的認可與應用的范圍。這項成果已不再是實驗室的樣品,成為在生產(chǎn)線上的真實產(chǎn)品。
目前,基于該技術(shù)制備的一系列頂棚、尾門裝飾板等汽車內(nèi)襯異構(gòu)代塑產(chǎn)品,綠色低碳、健康環(huán)保的優(yōu)良特性已逐步展現(xiàn)。已為多家汽車制造企業(yè)和配套供應企業(yè)定向研發(fā),并成功在一汽、五菱等國內(nèi)主流車企的車型上獲得應用。
當前,終端產(chǎn)品已率先在上汽通用五菱汽車股份有限公司的汽車制造車間成功“上車”,應用于五菱宏光MINI、繽果和云海等系列車型。這標志著竹纖維復合材料正式通過了量產(chǎn)車的嚴苛考驗,走向了千家萬戶。
這一“中國智慧”正推向更廣闊的天地。技術(shù)已推廣至上汽大眾、東風日產(chǎn)和上汽通用等合資乘用車品牌,并隨著中國汽車的出口浪潮,遠銷墨西哥、中美、東盟與“一帶一路”國家地區(qū)。這不僅是產(chǎn)品的輸出,更是一種綠色發(fā)展理念和可持續(xù)解決方案的全球共享。
新質(zhì)生產(chǎn)力驅(qū)動雙產(chǎn)業(yè)協(xié)同高質(zhì)量發(fā)展
以新質(zhì)生產(chǎn)力推動高質(zhì)量發(fā)展,“汽車內(nèi)飾用竹纖維復合材料”的成功研發(fā)與應用,如同一座橋梁,一頭連接著亟待轉(zhuǎn)型升級的竹產(chǎn)業(yè),另一頭連接著追求綠色創(chuàng)新的汽車工業(yè)。截至2025年6月底,全國汽車保有量3.59億輛,若按每輛汽車竹纖維用量40公斤,則有1436萬噸竹纖維應用市場潛力。
對于竹產(chǎn)業(yè)而言,它打開了通往高技術(shù)、高附加值領(lǐng)域的大門,將“以竹代塑”提升到一個新高度,極大地促進了竹產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級,為鄉(xiāng)村振興和林農(nóng)增收開辟了新路徑。
對于汽車工業(yè)而言,它提供了一種切實可行的綠色選擇,幫助車企降低產(chǎn)品全生命周期的碳足跡,響應全球環(huán)保法規(guī),滿足消費者日益增長的對健康、環(huán)保內(nèi)飾的需求,推動汽車工業(yè)向更可持續(xù)的方向協(xié)同高質(zhì)量發(fā)展。
隨著技術(shù)的不斷完善與產(chǎn)業(yè)鏈的持續(xù)成熟,相信未來將在更多的汽車品牌、更廣泛的車型上,看到這種源自自然、回歸自然的竹纖維內(nèi)飾。這場由竹子驅(qū)動的汽車內(nèi)飾“綠色革命”蓄勢待發(fā),駛向更加廣闊的明天。
記者:尚文博 通訊員:程海濤
編輯:李圣薇
初審:李燕
審核:苑鐵軍
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