探秘印度东北竹瑰宝：Bambusa tulda在复合材料领域的潜力挖掘

为探究Bambusa tulda在复合材料应用潜力，研究人员剖析其不同部位特性，为选材提供依据。

　　在材料领域，一场 “绿色变革” 正悄然兴起。随着环保意识的增强，合成材料因在自然环境中降解缓慢，逐渐被冷落，而天然材料则备受青睐。竹子，这种生长迅速的植物，其纤维成为了研究热点。在众多天然纤维中，竹子纤维凭借高机械强度、大刚度和低密度等优势脱颖而出，在聚合物复合材料行业极具潜力。但竹子种类繁多，不同种类、不同部位的竹子特性差异较大，这给其在复合材料中的精准应用带来了挑战。为了深入挖掘竹子在复合材料领域的价值，来自未知研究机构（文中未明确提及第一作者单位具体信息）的研究人员，对印度东北的Bambusa tulda展开了研究，相关成果发表在《Advances in Bamboo Science》。

研究人员采用了多种关键技术方法。首先，通过自然 retting 工艺提取竹子纤维，这种方法既环保又有效。在样本处理上，将 4 - 5 年生的B. tulda竹茎切段、去节、分割成均匀的竹坯，并进一步加工处理。对于各项特性分析，运用了多种标准测试方法，如用 TAPPI T 249 等方法测定化学组成，利用甲苯作为液体介质依据特定公式计算相对密度，借助立体显微镜和扫描电子显微镜观察纤维形态和结构等。

下面来详细看看研究结果：

1. 化学组成（Chemical composition）：Bambusa tulda竹茎从外到内化学组成不同。不含节点的部分，最外层纤维素含量最高，这意味着该部分拉伸强度可能更大；含节点部分中，第三节纤维素含量最高。木质素从外到内逐渐减少，因为外层更需抵御生物侵害。半纤维素在最内层含量最高，向外逐渐降低。此外，灰分和水分含量受环境、年龄和物种影响。
2. 相对密度（Relative density）：增强材料的密度对复合材料形成很重要。研究发现，Bambusa tulda无节点的 1 - 4 节密度分别为 1.47、0.973、0.728 和 0.652g?cm^-3，有节点的各节密度也有差异。综合判断，竹茎内部（第 2、3 节）比外部更适合用于聚合物复合材料。
3. 竹纤维宽度（Bamboo fibril width）：测量发现，无节点的 1 - 4 节竹纤维平均宽度分别为 3664、3325、1865 和 2193μm，有节点的各节宽度也有所不同。
4. 形态学（Morphology）：通过显微镜观察，从竹茎外层到内层，单纤维分布减少，非纤维素成分增加，裂缝和物质团聚现象更明显。外层维管束小而密集，向内逐渐变大但分布变稀疏，这使得竹茎外层抗压能力强，内层易开裂。
5. 拉伸性能（Tensile properties）：对不同部位纤维进行拉伸测试，应力 - 应变曲线显示竹子纤维呈脆性。从外层到内层，拉伸强度逐渐降低。有节点的部分，尤其是第 1、2 节，强度更高。应力 - 应变分析还发现，有节点部分的应变点分散度小于无节点部分。
6. 热重分析（Thermo Gravimetric Analysis，TGA）：TGA 测试表明，随着温度升高，竹子纤维分阶段失重。25 - 110℃是水分蒸发，110 - 220℃轻微失重，225 - 375℃失重最大，375 - 600℃完全降解。第 2、3 节因木质素含量较高，残留质量较多，更适合用于对温度稳定性要求高的复合材料制造。

研究结论显示，Bambusa tulda不同部位在化学组成、密度、纤维宽度、形态、拉伸强度和热稳定性等方面存在显著差异。这些差异为在复合材料制造中根据不同需求选择合适部位提供了科学依据。例如，建筑材料和汽车仪表盘等注重结构的应用，可选择第 1、2 节；而对热稳定性要求高的电子设备隔热材料，则适合用第 2、3 节；第 4 节可用于装饰和易碎产品。同时，Bambusa tulda具有可持续、生长快、无需农药等优势，在制造工程生物复合材料方面潜力巨大。不过，研究也指出，后续可进一步研究竹茎部分的化学处理效果，对比不同提取工艺对其性能的影响。总之，这项研究为竹子在复合材料领域的应用开辟了新路径，有望推动绿色材料的发展与应用。