竹材是一種常見的生物質材料，具有可持續性、生長速度快、資源豐富等優點，被廣泛應用于家具及家居裝飾用材領域。但是，你見過透明的竹材嗎？它不僅透明還可以隔熱、保溫、屏蔽電磁，這樣神奇的材料是怎么制成的呢？
竹子成為新材料資源寶庫
我國有竹林地面積701萬公頃，是世界上竹資源最豐富的國家，竹類資源、面積、蓄積量均居世界第一。截至目前，中國有竹類植物39屬857種，占世界竹子種類1642種的52%。
竹子具有可再生、吸收二氧化碳、產品無污染、可降解等優點，且竹材用途廣泛，可實現全竹利用，幾乎無廢料。從刀叉勺杯盤等餐具到家居日用、汽車內飾、電子產品外殼，甚至工業領域的冷卻塔竹格填料，竹產品正在逐步進入人們的生活。
通過科技創新將竹資源利用最大化，竹子逐漸作為木材、塑料、鋼筋等材料替代品開發利用，形成了重組竹、竹編工藝品、竹纖維制品、竹碳制品等100多個系列上萬個品種，竹加工品已經覆蓋人們生產生活各個領域。中國是世界竹產品生產、貿易第一大國，2020年，全國竹產業產值近3200億元。
隨著人們對家居環境個性化裝飾需求的日益增多，將木材、竹材等環保材料轉化為新型材料的研究越來越多，但是鮮有直接將原竹加工成具有理想光學性能的纖維素復合材料。
由于竹材的孔隙率較低，竹材去除木質素和浸漬聚合物的時間比巴沙木、楊木等密度較小的木材要長，因此制備具有一定厚度的透明竹是一項挑戰。
團隊選取5年生毛竹為原材料，將去青后的原竹浸泡在過氧化氫和乙酸混合溶液中，木質素與過氧乙酸反應生成反式二羥基化加成產物；再利用簡單的化學預處理脫除原竹中的木質素，它的去除意味著“黏合劑”（連接纖維素和半纖維素）的消失，導致更多孔隙的出現，有利于折射率指數與竹纖維素模板相匹配的樹脂填充。
最后，經過快速固化工藝，一款具有優異光學傳輸性能、抗拉伸性能、表面裝飾性和美學價值的透光竹材新材料便應運而生。
與其他不同聚合物浸漬方法制備的生物質透明樣品相比，透光原竹固化時間非常短，因此顯示出了顯著的快速制備加工的潛力。
透明竹變身電磁屏蔽材料
隨著無線通信技術和電氣設備的快速發展增加了人們生活的便利，但電磁干擾和輻射、電磁泄漏等問題也隨之增加。日益惡化的電磁環境不僅危害著人們的健康，而且干擾著各類電子設備的正常運行。
因此，研究用于建筑和家庭的電磁屏蔽材料是非常必要的。
吳燕教授表示，將原竹直接加工成纖維素復合材料，不僅減少了機械預處理步驟中的大量能耗，而且保留原竹完整的纖維素骨架結構。在這項研究中，他們利用原竹自身的形態直接成型加工，不僅拓展了生物質光學透明材料的利用，而且在造型上更加多樣。
據介紹，透明竹新材料的壁厚可達6.23毫米，透光率約60%，照度為1000勒克斯，吸水質量變化率小于4%，縱向抗拉強度達到46.40兆帕，表面性能為80.2HD（布氏硬度計測試出來的硬度單位）。
團隊成員將透光原竹與透明竹片、電磁屏蔽膜組成一款復合器件，“整體結構類似于常見的蜂窩板”，吳燕介紹，其中，透光原竹充當核心骨架、透明竹片為面板、錫摻雜氧化銦薄膜為功能層。
吳燕團隊經過研究發現，這款復合器件可表現出顯著的隔熱、保溫性能以及電磁屏蔽性能，在家居與建筑裝飾材料領域具有廣闊前景。
“此類將原竹直接加工成纖維素模板再合成透光材料的方法，將大大減少前期原料機械加工和后期原料成型的步驟，不僅減少了能耗，也減少對石化資源的浪費。”吳燕說。同時，這個方法還可以擴展至處理其他高密度、低孔隙率的生物質材料中。
