竹材细胞壁自塑化机理与自结合机制研究

竹材在先进复合材料、机械零部件等工业领域具有巨大应用潜力。然而，中空结构、各向异性大等缺陷导致竹材加工利用效率低，造成严重资源浪费，已成为制约这一前沿研究领域的技术瓶颈。本项目拟选用最具工业化利用前景的3种竹材为研究对象，采用热台环境扫描电镜、固体核磁共振等现代分析手段，在纳米和分子水平上解析竹材细胞壁及自塑化试样的形貌特征与化学结构，同时，跟踪不同自塑化时段下，竹材细胞壁微观结构、分子镶嵌程度、界面性能、塑化性能、关键化学连接键、化学构成等变化情况；解析温度、压力、时间对竹材细胞壁及复合体自塑化的影响规律，探明细胞壁成分的自塑化效应叠加与耦合机理；解析竹材细胞壁成分间的分子镶嵌和化学键合机理，建立量化模型，确定竹材细胞壁最佳自塑化工艺，最终揭示竹材细胞壁自塑化中的自结合机制。这一研究将在解决严重制约我国竹材高质高效加工利用技术领域中实现重大理论突破，同时为竹材资源最大化利用提供技术支撑。

竹材在先进复合材料、机械零部件等工业领域具有巨大应用潜力。然而，中空结构、各向异性大等缺陷导致竹材加工利用效率低，造成严重资源浪费，已成为制约这一前沿研究领域的技术瓶颈。本项目选用最具工业化利用前景的竹材为研究对象，采用环境扫描电镜、核磁共振、红外光谱等现代分析手段，在纳米和分子水平上解析了竹材细胞壁及自塑化试样的形貌特征与化学结构，同时，跟踪不同自塑化时段下，竹材细胞壁结合界面、塑化性能、关键化学连接键、化学构成等变化情况；探明温度、压力、时间对竹材细胞壁及复合体自塑化的影响规律，促使细胞壁成分的自塑化效应叠加与耦合；解析三素对竹材细胞壁自塑化的影响规律，确定自塑化中化学键合机理，获得竹材细胞壁最佳自塑化工艺，进而揭示了竹材细胞壁自塑化中的自结合机制。这一研究在解决严重制约我国竹材高质高效加工利用技术领域中实现重大理论突破，同时为竹材资源最大化利用提供技术支撑。本项目执行中，发表论文16篇，其中SCI已收录10篇，SCI待收录6篇；申请、授权发明专利5项；荣获中国青年科技奖、中国产学研合作创新成果一等奖、教育部高等学校科学研究优秀成果科技进步一等奖、湖南省自然科学三等奖4项；培养研究生3名，荣获第十四届全国大学生挑战杯三等奖1项，超额完成了预期的研究目标。特别是，负责人在2013年获第十三届中国青年科技奖，于2015年入选科技部创新人才推进计划中青年科技创新领军人才、国家百千万人才工程等国家万人计划，并授予有突出贡献中青年专家。