細胞壁力學新技術將提速植物纖維產業

        本報訊 記者劉露霏報導 國際竹藤中心聯合國內多家科研院所共同完成的「植物細胞壁力學表徵技術體系構建及應用」項目，在木材微薄片零距拉伸技術、單根植物短纖維微拉伸技術和植物細胞壁納米壓痕技術等方面取得了重要突破。

        「細胞壁力學新技術的應用，將有助於解決植物纖維細胞壁基礎科學難題，促進植物纖維產業發展。」國際竹藤中心相關負責人說，細胞壁是植物的骨架結構和強度承載主體，對植物的生長和高效利用至關重要。細胞壁力學是植物生物力學研究的前沿領域。由於細胞壁尺寸微小，對其直接進行力學性能表徵非常困難，是公認的世界性難題。經過15年的聯合攻關，項目成功研製國內首臺植物短纖維專用力學測試儀，在國際上最早實現商品化生產。該植物短纖維專用力學測試儀設備可以準確、快速測試長度1.5毫米、直徑10微米以上各種植物纖維在不同溼度環境下的縱向拉伸力學性能，測試速度可達每小時10-15根，完成了包括木、竹、藤、麻、棕櫚等20餘種植物纖維縱向力學性能的系統測試，構建了目前國際上最豐富的植物纖維細胞壁力學性能資料庫。

        「植物細胞壁力學表徵技術體系構建及應用」項目在國際上首次構建了從組織、細胞至納米尺度完整的細胞壁力學表徵體系。其研究方法是探索木材力學、木材物理學、樹木發育學、木材功能性改良、木材性質快速評價等相關領域一些重要科學問題的關鍵。項目研發構建的表徵體系，在多個領域開展了系列創新應用研究，將極大地推動所涉領域科學理論與技術的發展。項目首次定量揭示了纖維素、半纖維素、木質素三大組分對細胞壁力學的不同貢獻。通過實驗方法學創新，揭示了含水率對木竹纖維細胞壁不同力學性能的影響規律，從細胞水平揭示了木竹材料宏觀力學性能對含水率響應的差異性機理。基於纖維力學提出了竹材纖維利用的新觀點，揭示了竹子多尺度非均質結構強韌機制。在木材改性、木材膠合、植物纖維複合材料界面等領域也開展了大量的研究工作。植物細胞壁力學表徵技術體系的構建和應用促進了我國木竹材科學研究，對仿細胞壁先進材料、高性能植物纖維複合材料、製漿造紙、紡織材料等相關領域具有重要參考價值。

        「植物細胞壁力學表徵技術體系構建及應用」項目通過研發創新技術和高精尖科研設備滿足前沿基礎研究需要，成果在天津科技大學、南京林業大學、蘇州大學、中南林業科技大學等10餘所大學和研究所得到應用，該項目在我國農林領域樹立了標杆，是引導和促進相關產業發展的成功範例。