我国是世界上竹资源最丰富的国家,竹产业发展保持世界领先地位。“以竹代塑”倡议提出以来,中国制定了《加快“以竹代塑”发展三年行动计划》,不断拓宽竹产业转型升级的创新之路,为竹产品的广泛应用带来了新机遇。
如今,“以竹代塑”科技创新再次开辟新赛道。国家林草局国际竹藤中心牵头研发的“汽车内饰用竹纤维复合材料制造关键技术与应用”新技术及“竹纤维汽车内饰顶棚”新产品近日通过专家评价鉴定。由中国工程院院士蒋剑春领衔的专家鉴定委员会认为,此次评审的新技术、新产品整体均达到国际领先水平。
竹纤维内饰件上车应用
此项新技术充分发挥竹纤维自身特性,不断推动技术创新,提高竹纤维及其制品的科技含量与附加值,研发竹纤维汽车内饰件具体针对性产品,真正落实“以竹代塑”具体指标,为竹产品广泛应用在汽车领域打开了大门,既是一场关于汽车内饰的“绿色革命”,又为汽车工业向国际化、绿色化、高档化方向健康快速发展提供了技术支撑。
从同质化困局到高附加值蓝海
竹子的优势明显,具有较强的固碳能力、可自然降解等特性。过去,“以竹代塑”产品陷入同质化困局,市场停留在竹餐具、竹编制品和初级加工为主的产品,竹产业转型升级需求迫切。
在“健康安全、绿色低碳、轻量化”的全球共识下,如何找到一种材料,既能满足严格的力学、安全和工艺要求,又能切实减轻环境负担,助力“双碳”目标实现,成为汽车行业迫在眉睫的课题。
国际竹藤中心牵头的研发团队,精准地捕捉到了这一历史性的交汇点。他们看到了竹子作为工程材料的巨大潜力。项目旨在开发适用于汽车内饰的绿色竹纤维复合材料,核心使命就是要打通从竹材到高端汽车零部件的产业化路径,为汽车工业的可持续发展、“以竹代塑”倡议和双碳目标的实现,提供坚实的技术支撑。
三大技术突破铸就核心竞争力
将柔韧的竹纤维,转化为能满足汽车严苛标准的异型结构件并非易事。研发团队基于国际竹藤中心基本业务费、国家自然科学基金和国家重点研发计划项目(2017YFD0600800、2023YFD2202100),通过竹纤维制造及其材性研究、竹塑复合界面调控、竹纤维复合材料成型、竹纤维汽车内饰件加工与装配等一系列关键技术10余年来的持续攻关,成功铸就了该成果的三大核心竞争力。
突破一:创新轻量化制造,实现“轻装上阵”。轻量化是汽车节能减排的永恒主题。团队创新开发的竹纤维轻量化制造技术,通过材料轻量化结构复合设计加工,实现了惊人的材料构成:板材中竹纤维含量高达75%,而密度却能控制在≤0.5g/cm3。这意味着,在同等体积下,竹纤维复合材料比传统塑料等材料轻得多。更令人惊叹的是,其异型模塑深度可达25mm以上,完美满足了尾箱侧饰板、汽车内饰顶棚等部件复杂的三维造型需求,真正做到了异型结构与轻量化的统一。
突破二:破解界面融合难题,实现“刚柔并济”。竹纤维是亲水的天然有机物,而聚合物树脂是疏水的化工材料,二者如何牢固结合,是长期以来的世界性难题。团队成功突破了竹纤维与树脂界面结合的关键技术。通过采用竹纤维—低熔聚合物界面增韧技术,显著提高了两者之间的界面剪切强度。可以理解为,在竹纤维和树脂之间建立了亿万个坚固的“桥墩”,使得应力能够有效传递,避免了因结合不牢导致的开裂、分层等问题,确保了复合材料在车辆震动、温差变化等复杂工况下的长期可靠性。
突破三:革新制备工艺,实现“连续智造”。要实现产业化,必须告别手工作坊式的生产模式。团队开发了竹纤维气流—机械均匀铺装技术,实现了竹纤维复合材单元的连续化制备和自动化铺装。这项技术如同为竹纤维“梳理发型”,并能将其均匀、精准地铺设在模具中,确保了最终产品面密度的高度均匀性。这不仅大幅提升了生产效率和质量一致性,也为大规模、低成本应用于汽车工业铺平了道路。
从实验室驶向全球市场的“中国方案”
新技术的价值,最终体现在市场的认可与应用的范围。这项成果已不再是实验室的样品,成为在生产线上的真实产品。
目前,基于该技术制备的一系列顶棚、尾门装饰板等汽车内衬异构代塑产品,绿色低碳、健康环保的优良特性已逐步展现;已为多家汽车制造企业和配套供应企业定向研发,并成功在一些国内主流车企的车型上获得应用。这标志着竹纤维复合材料正式通过了量产车的严苛考验,走向了千家万户。
随着中国汽车的出口浪潮,这一“中国智慧”正推向更广阔的天地。这不仅是产品的输出,更是一种绿色发展理念和可持续解决方案的全球共享。
新质生产力驱动双产业协同高质量发展
以新质生产力推动高质量发展,“汽车内饰用竹纤维复合材料”的成功研发与应用,如同一座桥梁,一头连接着亟待转型升级的竹产业,另一头连接着追求绿色创新的汽车工业。截至2025年6月底,全国汽车保有量3.59亿辆,若按每辆汽车竹纤维用量40公斤,则有1436万吨竹纤维应用市场潜力。
对于竹产业而言,它打开了通往高技术、高附加值领域的大门,将“以竹代塑”提升到一个新高度,极大地促进了竹产业的转型升级,为乡村振兴和林农增收开辟了新路径。
对于汽车工业而言,它提供了一种切实可行的绿色选择,帮助车企降低产品全生命周期的碳足迹,响应全球环保法规,满足消费者日益增长的对健康、环保内饰的需求,推动汽车工业向更可持续的方向协同高质量发展。
随着技术的不断完善与产业链的持续成熟,相信未来将在更多的汽车品牌、更广泛的车型上,看到这种源自自然、回归自然的竹纤维内饰。这场由竹子驱动的汽车内饰“绿色革命”蓄势待发,驶向更加广阔的明天。