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        竹纏繞復(fù)合材料將成為人類社會生物經(jīng)濟發(fā)展時期的支柱產(chǎn)業(yè)

        2022-11-01 14:10:40
        世界竹藤通訊 2022年5期
        關(guān)鍵詞:復(fù)合材料發(fā)展

        葉 柃

        (國家林業(yè)和草原局竹纏繞復(fù)合材料工程技術(shù)研究中心 杭州 311253)

        生物經(jīng)濟時代開啟了人類社會繼農(nóng)業(yè)經(jīng)濟、工業(yè)經(jīng)濟、信息經(jīng)濟時代之后,又一個劃時代并且影響深遠的文明階段[1],生物經(jīng)濟的發(fā)展將深刻影響人類社會生產(chǎn)生活方式、認知方式乃至能源資源保障、國家安全等方方面面。生物質(zhì)復(fù)合材料是生物經(jīng)濟中的重要組成部分,一種以竹子為基材,通過纏繞方式加工成型的竹纏繞復(fù)合材料,已被列入國家發(fā)展改革委于2022 年5 月發(fā)布的首個國家層面的生物經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略——《“十四五” 生物經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》 中,指出: “培育壯大生物經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè),促進竹纏繞復(fù)合材料技術(shù)發(fā)展,推動在城市綜合管廊等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中示范應(yīng)用?!?此舉對竹纏繞產(chǎn)業(yè)健康快速發(fā)展具有深遠意義。

        1 竹纏繞復(fù)合材料是人類社會進入生物經(jīng)濟文明時期的必然產(chǎn)物

        人類文明是人們社會活動中以道德為原則的思想意識、社會活動遠離原始社會的表現(xiàn),當(dāng)現(xiàn)代文明有了追求社會與自然和諧共存的強烈意識時,生物經(jīng)濟必將主導(dǎo)現(xiàn)代社會的發(fā)展。

        1.1 生物經(jīng)濟是一次人類偉大的自我革命

        生物經(jīng)濟是以生命科學(xué)、生物技術(shù)的發(fā)展進步和普及應(yīng)用為基礎(chǔ)的新經(jīng)濟形態(tài),是國民經(jīng)濟的重要組成部分。其核心內(nèi)容是為了人類得以更好的繁衍生存。生命科學(xué)是認識包括動物、植物、微生物的生命規(guī)律并對生命載體進行直接改造、保護的作用行為;生物技術(shù),是以現(xiàn)代生命科學(xué)為基礎(chǔ),用科學(xué)的手段改造生物體或加工生物原材料,為人類生產(chǎn)出所需產(chǎn)品或達到某種目的的技術(shù)方式。

        人類社會進入21 世紀以來,面對嚴重的環(huán)境問題,應(yīng)對全球氣候變化、減少碳排放、與自然界和諧共存已成為世界人民的共識。為了更好地發(fā)展生物經(jīng)濟,低碳節(jié)能、利用可再生資源的生產(chǎn)與生活方式,已成為人類社會活動的必然選擇。此時,大量高能耗、不可再生的化石資源等產(chǎn)業(yè)和不符合低碳標準的生活方式將逐步退出歷史舞臺,在此過程中就會產(chǎn)生大面積產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整以及對原有設(shè)施進行改造重建,同時也會造成大量產(chǎn)業(yè)人員轉(zhuǎn)移和重新?lián)駱I(yè)。因此,在這場人類社會偉大的自我革命過程中,認識、適應(yīng)、助力符合客觀社會發(fā)展規(guī)律的新生事物,應(yīng)該是人們的正確選擇。

        1.2 竹纏繞復(fù)合材料的發(fā)明是人類文明延續(xù)的必然產(chǎn)物

        竹纏繞復(fù)合材料首先是一種材料,用這種材料可加工成大口徑壓力管道、城市綜合管廊、組合式房屋、車廂、國防設(shè)施等產(chǎn)品[2]。這一技術(shù)發(fā)明的必然性體現(xiàn)在以下3 個方面。

        第一,要以現(xiàn)代工業(yè)為基礎(chǔ)。將一根根粗細、長短不一的竹子組合成一種復(fù)合材料,沒有現(xiàn)代的機械、化學(xué)、信息技術(shù)等工業(yè)化水平為基礎(chǔ),是不可能實現(xiàn)的。所以,人類已有的工業(yè)經(jīng)濟文明、信息經(jīng)濟文明為竹纏繞技術(shù)的發(fā)明奠定了基礎(chǔ),也是人類現(xiàn)代文明的自然延續(xù)。

        第二,如果人類尚未意識到社會需要綠色發(fā)展、沒有追求“環(huán)境友好型、資源節(jié)約型” 的生產(chǎn)方式時,竹纏繞技術(shù)發(fā)明人也許不會產(chǎn)生把竹子做成管道的沖動。

        第三,竹子是地球生態(tài)自我平衡、自我進化的客觀存在。竹子來到地球3 000 萬年,和其他植物一樣,為地球調(diào)節(jié)著大氣、土壤、水系統(tǒng)的平衡。同時,竹子為了適應(yīng)環(huán)境,自我進化成了一種質(zhì)量小、強度高、耐候能力強的天然原材料,且這種原材料已呈現(xiàn)在人類眼前,一路伴隨人類走來。當(dāng)人類有了與地球和諧共存、社會需要綠色發(fā)展意識時,竹子的優(yōu)點一定會在某個時點以某種方式被人類所發(fā)現(xiàn)和更好地加以利用。

        這種地球生態(tài)本身要求人類必須遵循其健康發(fā)展要求的客觀存在,決定了人們主觀意識必定要服從客觀的規(guī)律。因此,在滿足以上條件時,發(fā)明竹纏繞復(fù)合材料技術(shù)的必然性就成立了。

        2 培育壯大生物經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)——竹纏繞復(fù)合材料

        所謂支柱產(chǎn)業(yè),即對國民經(jīng)濟起引導(dǎo)和推動作用的先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)。支柱產(chǎn)業(yè)將誘導(dǎo)引領(lǐng)新產(chǎn)業(yè)的崛起,并對相關(guān)領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟發(fā)展態(tài)勢產(chǎn)生重大影響,比如石油化工、汽車制造、建筑業(yè)、新能源等。支柱產(chǎn)業(yè)是國家生產(chǎn)總值、財政收入、人們就業(yè)等社會良性發(fā)展的基本保證。

        在國家《“十四五” 生物經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》 中,將竹纏繞定性為生物經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè),是有充分理由和依據(jù)的。

        2.1 竹纏繞復(fù)合材料綠色、低碳、可再生屬性,將助力國家實現(xiàn)雙碳目標

        竹纏繞復(fù)合材料的基體材料主要是竹子。竹子在生長過程中具有固碳、凈化空氣、保護水土等優(yōu)良特性,竹林的固碳率與熱帶雨林相似;其長長的竹鞭,能很好地固持土壤,防止山地水土流失;其四季常青的竹葉,為冬季大地增加了綠色;竹子又是一種速生植物,生長3 年時就可以砍伐利用,且越進行合理砍伐,竹林長得越好,蓄竹量越多。目前世界上竹林面積約為3 200 萬hm2,中國約700 萬hm2,中國每年可擇伐的竹材為1.5 億t (其中0.4 億t 已被利用)。

        竹纏繞復(fù)合材料的加工過程,與鋼材、水泥、塑料等傳統(tǒng)材料相比,能耗低,無污染。根據(jù)中國能源研究會能效與投資評估專業(yè)委員會對竹纏繞復(fù)合材料碳排放的計算,如將我國目前每年閑置的1.1 億t 竹資源加工成竹纏繞復(fù)合材料,用于替代鋼材、水泥、塑料等材料,則每年可減少碳排放4.48 億t。

        2.2 竹纏繞復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模大、材料性能好、經(jīng)濟效益高

        第一,產(chǎn)業(yè)規(guī)模大。竹纏繞復(fù)合材料可加工制造管道、管廊、房屋、車廂等產(chǎn)品,我國目前以上產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過20 萬億元。理論上,用竹纏繞復(fù)合材料加工成以上產(chǎn)品的替代率可超過50%,即潛在市場需求超過10 萬億元。竹林通過科學(xué)培育,蓄竹量可提高1~2 倍,在不擴大竹林種植面積的前提下,每年可供應(yīng)竹材3 億t,按1 t竹材加工成1 t 竹纏繞復(fù)合材料(按1 ∶1 加秸稈等生物質(zhì)材料計算),可加工成3 億t 的竹纏繞復(fù)合材料,按每萬噸竹纏繞復(fù)合材料形成3.75 億元總產(chǎn)值計算,即可形成超過11 萬億元的新材料產(chǎn)業(yè)[3]。

        第二,材料品質(zhì)性能好。竹纏繞復(fù)合材料具有質(zhì)量輕、強度高、抗形變能力強,保溫、隔音性能好、防火抗震、吸波隱身、使用壽命長等優(yōu)點。竹子以其0.5 g/cm3左右的物質(zhì)密度,擁有鋼材1/2 軸向拉伸強度的表現(xiàn),在植物界是最優(yōu)的。同時,竹子還有很高的抗形變能力和很強的彈性,這一特點在古代的弓箭、農(nóng)村用的扁擔(dān)中得到了完美的詮釋。竹纏繞復(fù)合材料則是將以上竹子的優(yōu)點,盡可能多的發(fā)揮出來,所以在任何竹纏繞產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計中,均采用無明顯缺陷的工藝力學(xué)設(shè)計,做成能滿足社會需求的各種產(chǎn)品。例如,同是直徑1 m、壓力等級1.0 MPa 的壓力管道,鋼管的質(zhì)量為245 kg,竹纏繞復(fù)合管的質(zhì)量為100 kg,且竹纏繞管道不會產(chǎn)生生銹等腐蝕情況。再如,5 m 直徑的管廊,鋼筋混凝土管廊平均厚度為60 cm,竹纏繞管廊為15 cm,且竹纏繞管廊不會發(fā)生內(nèi)壁滲漏等不良現(xiàn)象。經(jīng)過大量實驗結(jié)果證明,竹纏繞管道、管廊使用壽命比鋼管、鋼筋混凝土管廊更長[4]。

        第三,經(jīng)濟效益高。按目前已投放市場的竹纏繞管道、管廊的售價及綜合成本計算,比同規(guī)格的鋼管、球墨鑄鐵管、鋼筋混凝土管廊低20%~40%。因此,竹纏繞復(fù)合材料有很大的市場價格優(yōu)勢。

        2.3 竹纏繞復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)在國家鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略中能發(fā)揮重要作用

        在我國,竹子分布在福建、四川、江西、浙江、湖南、云南等17 個省(市、自治區(qū)) 的農(nóng)村區(qū)域,至今未得到充分利用的竹子均在經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū),特別是有些革命老區(qū)。

        通過發(fā)展竹纏繞復(fù)合材料產(chǎn)業(yè),如果將目前被閑置的1.1 億t 竹資源加以充分利用,則在竹子砍伐及竹原材料加工方面,每年將給農(nóng)村帶來3 168 億元的經(jīng)濟收入。其中,在竹子種植、砍伐、出售環(huán)節(jié),可為1 200 萬戶農(nóng)戶每戶每年增加收入5 000 元;在竹原材料加工環(huán)節(jié),可幫助1 000 萬農(nóng)民在當(dāng)?shù)鼐蜆I(yè),每人每年收入超過30 000 元。隨著竹纏繞產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,社會上對竹材的需求量則更大。因此,竹纏繞復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大,能大幅度增加農(nóng)村經(jīng)濟收入,為國家的鄉(xiāng)村振興事業(yè)作出重要貢獻。

        2.4 竹纏繞復(fù)合材料是中國“一帶一路” 倡議的光明使者

        竹纏繞復(fù)合材料來自于人類文明的進步,也必將與全世界人民共享。2013 年習(xí)近平主席提出打造人類命運共同體的“一帶一路” 倡議,是竹纏繞復(fù)合材料走出國門、面向世界的最佳途徑。如今,有3/4 的竹資源分布在東南亞、中東非、中南美地區(qū),且95%以上都生長在發(fā)展中國家。這些國家可以應(yīng)用竹纏繞技術(shù),把當(dāng)?shù)氐闹褓Y源很好地利用起來,加工成管道、房屋等產(chǎn)品,在綠色低碳的基礎(chǔ)上建設(shè)美麗家園;同時,可增加農(nóng)村經(jīng)濟收入,提高社會就業(yè)率,促進國民經(jīng)濟發(fā)展[5]。竹纏繞復(fù)合材料服務(wù)“一帶一路” 倡議,也可讓世界人民改變一直以來中國很少對外輸出原創(chuàng)技術(shù)的印象,從而成為“一帶一路” 倡議中的光明使者。

        2.5 竹纏繞復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)是“材料強國” 戰(zhàn)略的重要實踐

        材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ),與國民經(jīng)濟建設(shè)、國防建設(shè)和人民生活密切相關(guān)。基礎(chǔ)性材料與人類活動的聯(lián)系則更為緊密,如無機類金屬材料中的鋼鐵、無機類非金屬材料中的水泥、有機類石油基材料中的塑料、有機類生物基材料中的木材等,這類基礎(chǔ)性材料滲透在人類社會活動中的各個領(lǐng)域,無處不在。

        人類歷史的發(fā)展就是以材料科學(xué)的進步為基礎(chǔ)的。石器、陶器、青銅器、鐵器、水泥、塑料、半導(dǎo)體材料等,作為一種基礎(chǔ)性材料的出現(xiàn),都為人類社會的文明作出了重大貢獻,往往一種新型基礎(chǔ)性材料,就能把人類文明帶入下一個階段。

        為了實現(xiàn)中國夢,我國確立了 “兩個一百年” 的奮斗目標。中共十八大以來,國家進一步提出材料強國戰(zhàn)略。發(fā)展新材料是我國從制造大國轉(zhuǎn)變?yōu)橹圃鞆妵谋厝灰?。竹纏繞復(fù)合材料是一種具有典型時代特征的新材料,更是一種生物材料。因此,在國家首部生物經(jīng)濟規(guī)劃《“十四五” 生物經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》 中,將竹纏繞復(fù)合材料列為生物經(jīng)濟發(fā)展中的支柱產(chǎn)業(yè),是有著嚴謹科學(xué)依據(jù)及深厚基礎(chǔ)的。

        3 推動竹纏繞在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中示范應(yīng)用

        《“十四五” 生物經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》 指出: “要推動竹纏繞在城市綜合管廊等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中示范應(yīng)用?!?這句話的表述,范疇極廣,定論科學(xué)。

        3.1 應(yīng)用范疇極為寬廣

        “要推動竹纏繞在城市綜合管廊等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中示范應(yīng)用”,應(yīng)用范疇包括2 個層面: 一是竹纏繞管廊等產(chǎn)品種類,二是城市綜合管廊等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程類型。竹纏繞復(fù)合材料產(chǎn)品包括管道、房屋、車廂、冷卻塔、路燈桿、電線桿、料倉、船舶、橋梁、浮動平臺、機場跑道、電池殼體、多種軍工產(chǎn)品等生產(chǎn)資料,以及生活器皿、游樂設(shè)施等生活用品。隨著人們對竹纏繞技術(shù)的進一步研發(fā),以上產(chǎn)品都會逐漸進入社會?;A(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程類型,包括水利調(diào)水、交通運輸、通訊、電力、給排水、輸變電、油氣管網(wǎng)、機場、港口、橋梁等一切社會活動的基礎(chǔ)物質(zhì)。

        將竹纏繞復(fù)合材料可生產(chǎn)加工的產(chǎn)品和社會基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程類型疊加起來,一張巨型的立體產(chǎn)業(yè)大網(wǎng)立刻呈現(xiàn)在人們眼前。加之竹纏繞復(fù)合材料還能在國防建設(shè)等領(lǐng)域發(fā)揮作用,其產(chǎn)業(yè)規(guī)模則更加龐大。

        3.2 科學(xué)定性,方法明確

        “要推動竹纏繞的示范應(yīng)用” 的表述,在實事求是反映竹纏繞復(fù)合材料技術(shù)水平及產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀的同時,又為產(chǎn)業(yè)發(fā)展制定了方法。

        自2007 年開始研發(fā)竹纏繞復(fù)合材料技術(shù)(在2015 年前稱為“竹復(fù)合壓力材料”),至今僅有15 年的歷史;從2013 年水利部組織竹纏繞復(fù)合管示范應(yīng)用至今,產(chǎn)品應(yīng)用時間還不到10 年。一種新材料從發(fā)明、成為技術(shù)成果、進入成果市場轉(zhuǎn)化,再到產(chǎn)業(yè)形成并完善,至少需要幾十年甚至更長時間的沉淀,而且還會永遠向著質(zhì)量更好、用途更廣、成本更低方向改進,永無止境。因此,《“十四五” 生物經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》 指出,“要推動竹纏繞的示范應(yīng)用” 的定位是科學(xué)的。一是將竹纏繞復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)定性為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的初級階段,二是指明了要采用推廣示范應(yīng)用的方法來推動竹纏繞產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。這是尊重科學(xué),避免盲目冒進,規(guī)避人為因素產(chǎn)生的產(chǎn)品質(zhì)量問題而傷害整個產(chǎn)業(yè)順利發(fā)展風(fēng)險的有效方法。

        所以,“要推動竹纏繞在城市綜合管廊等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中示范應(yīng)用”,將產(chǎn)業(yè)范疇和推進方法,從緯度和經(jīng)度方向作出科學(xué)定性,使事物的三維空間客觀地展示出來,這對竹纏繞復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展起到了極其重要的指導(dǎo)作用。

        4 促進竹纏繞復(fù)合材料技術(shù)發(fā)展是產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的核心

        《“十四五” 生物經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》 指出,“要促進竹纏繞復(fù)合材料技術(shù)發(fā)展”,這句話是國家竹纏繞復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的核心??萍际堑谝簧a(chǎn)力,要更快、更好的發(fā)展竹纏繞復(fù)合材料產(chǎn)業(yè),促進技術(shù)發(fā)展是關(guān)鍵。如何才能更好地促進竹纏繞復(fù)合材料技術(shù)發(fā)展,取決于3 個方面的因素: 第一,竹纏繞復(fù)合材料技術(shù)基礎(chǔ)打得扎實與否;第二,竹纏繞復(fù)合材料技術(shù)研發(fā)有沒有清晰和明確并有效的行動方向;第三,推動竹纏繞復(fù)合材料技術(shù)進步和促進竹纏繞復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展能否成為國家重大產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中的重點戰(zhàn)略。

        4.1 竹纏繞復(fù)合材料技術(shù)研發(fā)基礎(chǔ)工作扎實堅固

        竹纏繞復(fù)合材料的技術(shù)研發(fā)基礎(chǔ)工作,包括自然學(xué)科研究和釀造更適合學(xué)科研究的社會環(huán)境2 個方面。自然學(xué)科研究涵蓋竹材機理、竹纏繞復(fù)合材料性能、產(chǎn)品工藝設(shè)計、產(chǎn)品加工制造、專業(yè)制造裝備、標準化工廠設(shè)計、應(yīng)用規(guī)范設(shè)定、質(zhì)量判定、標準制定、知識產(chǎn)權(quán)保護、理論提煉、產(chǎn)業(yè)大數(shù)據(jù)管理等內(nèi)容,這些內(nèi)容是竹纏繞復(fù)合材料自然學(xué)科研究的有機組成部分。釀造有利于自然學(xué)科研究的社會環(huán)境,是指如何通過有效的影響傳播工作,得到國家及地方政府部門、國際政府間組織和行業(yè)管理機構(gòu)、專家學(xué)者、社會工作者的廣泛認可和支持,使得該技術(shù)研究具有社會生命血液活性的有機體。目前,竹纏繞復(fù)合材料技術(shù)研發(fā)的基礎(chǔ)工作方面已取得豐碩成果,為竹纏繞技術(shù)的進一步研發(fā)奠定了堅實的基礎(chǔ)。具體體現(xiàn)在以下6 個方面。

        4.1.1 第1 階段研發(fā)計劃科學(xué)、縝密、有序(2007—2014 年)

        竹纏繞第1 階段研發(fā)有以下主要節(jié)點: 2007年研發(fā)工作啟動;2008 年竹纏繞管道關(guān)鍵技術(shù)初步打通,申請了第1 個產(chǎn)品專利;2009 年編制了第1 部竹纏繞管道產(chǎn)品標準(經(jīng)安徽省蕪湖市標準局備案),第1 根竹纏繞管道在杭州七格污水廠工程中試用;產(chǎn)品試用期滿2 年后,2011 年新疆自治區(qū)科技廳組織新產(chǎn)品鑒定,鑒定結(jié)果為“技術(shù)達到國際先進水平”;2013 年水利部組織在浙江、新疆、黑龍江3 地進行工程示范應(yīng)用,2014年6 月通過水利部組織的示范工程評審,被評價為“竹纏繞管道” 可在水利建設(shè)工程中大量推廣應(yīng)用,并編制了應(yīng)用指南;2014 年7 月,研發(fā)了近5 年的竹纏繞管道生產(chǎn)線成功下線,為竹纏繞產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化打下基礎(chǔ);2014 年8 月,國家林業(yè)和草原局組織水利、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)、石油化工等方面的專家對“竹纏繞管道” 進行科技成果鑒定,評定為“技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平”。

        至此,第1 階段的研發(fā)工作畫上圓滿句號。

        4.1.2 成果轉(zhuǎn)化產(chǎn)業(yè)化工作快速跟上(2015—2021 年)

        自2014 年8 月竹纏繞管道通過科技成果鑒定并進入成果庫后,2015 年10 月第1 個年產(chǎn)2 萬t竹纏繞管道標準化生產(chǎn)單元在湖北襄陽建成投產(chǎn),緊接著2016 年山東臨沂、內(nèi)蒙古烏海年產(chǎn)2 萬t竹纏繞管道生產(chǎn)單元相繼建成投產(chǎn)。這3 個生產(chǎn)基地,是竹纏繞產(chǎn)業(yè)化的先驅(qū)者,在竹纏繞管道生產(chǎn)和市場推廣初期,做了大量艱苦而有效的工作。目前,由中國鐵建投資的重慶北碚、廣西玉林、河南南陽、天津薊縣和民營企業(yè)家投資的福建永定、湖南綏寧生產(chǎn)基地均已建成投產(chǎn),竹纏繞產(chǎn)品總產(chǎn)能已超過10 萬t。河南洛寧、江西井岡山、廣西百色、四川瀘州、廣東汕尾、山東煙臺、江蘇鎮(zhèn)江、浙江安吉等城市的竹纏繞工廠正在建設(shè)或項目籌建中。

        在竹纏繞相關(guān)產(chǎn)品標準、工程施工規(guī)程尚未出臺的情況下,中央企業(yè)及社會資本為我國的綠色可持續(xù)發(fā)展事業(yè),敢于擔(dān)當(dāng),勇于創(chuàng)新,投資建設(shè)竹纏繞產(chǎn)品生產(chǎn)基地,為后來標準的立項編制、產(chǎn)品宣傳、提升社會影響力乃至產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,作出了卓越的貢獻。

        4.1.3 建立了豐富可靠的實驗數(shù)據(jù)庫、完整的知識產(chǎn)權(quán)保護及相應(yīng)的標準體系

        15 年來,從竹子機理,竹材加工,竹纏繞材料的化學(xué)、物理、耐老化等性能測試[6-8],到驗證產(chǎn)品標準參數(shù)等測試得到的參數(shù),已超過10 萬個。這些數(shù)據(jù),除由竹纏繞技術(shù)發(fā)明單位自行完成外,還委托國內(nèi)外一流的大學(xué)、科研機構(gòu)幫助完成。大量的實驗測試工作,為竹纏繞復(fù)合材料技術(shù)建立了客觀可靠的基礎(chǔ),從而保證了技術(shù)的真實性、科學(xué)性,也保證了竹纏繞復(fù)合材料產(chǎn)品的安全可靠性。

        竹纏繞復(fù)合材料技術(shù)研發(fā),從一開始就十分重視對知識產(chǎn)權(quán)的保護。2008 年就申請了第1 個專利。2015 年竹纏繞知識產(chǎn)權(quán)保護工作邁上一個更高水平的臺階。經(jīng)科技部介紹,由歐洲科學(xué)院院士、中歐知識產(chǎn)權(quán)研究院院長余翔教授為帶頭人的專業(yè)知識產(chǎn)權(quán)團隊,把竹纏繞復(fù)合材料作為民族知識產(chǎn)權(quán),進行了系統(tǒng)性的保護。原始創(chuàng)新的技術(shù),為防止技術(shù)泄密,要求專利數(shù)量少而精,專利系統(tǒng)完整。目前獲專利授權(quán)300 余項,其中發(fā)明專利70 余項,國際專利20 余項(在竹資源大國和主要發(fā)達國家都行使了專利保護權(quán)),所以至今未發(fā)現(xiàn)嚴重的侵權(quán)行為。完整的知識產(chǎn)權(quán)保護系統(tǒng),是開展竹纏繞復(fù)合材料研發(fā)工作和促使產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的保證。

        竹纏繞管道、管廊、房屋等均為大型公共基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)品,比如直徑可達3 m、使用壓力達1.6 MPa 的竹纏繞管道,口徑達到8 m、埋深達十余米的竹纏繞管廊,幾十層樓高的竹纏繞房屋等。因此,質(zhì)量控制對產(chǎn)品的安全使用有著直接的影響,標準體系的建立,是產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、驗收過程中的唯一依據(jù),是保證產(chǎn)品安全使用的重要手段。目前從竹子、樹脂等原材料加工,到竹纏繞產(chǎn)品生產(chǎn)以及工程驗收等竹纏繞產(chǎn)業(yè)鏈全程,已頒布實施的國家標準1 項,行業(yè)及團體標準規(guī)范4 項;正在編制的國家標準1 項,行業(yè)及團體標準2 項;經(jīng)備案的企業(yè)標準5 項,發(fā)明單位企業(yè)自控標準22 項。每當(dāng)一種新的竹纏繞復(fù)合材料產(chǎn)品推向市場前,相關(guān)的標準就會隨即跟上。

        一個完整的標準體系的建立,是竹纏繞復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必備條件。

        4.1.4 在國家、地方等各方的支持下,竹纏繞復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)得以穩(wěn)步發(fā)展

        自2011 年水利部將竹纏繞管道列為部級新技術(shù)推廣目錄開始,國家發(fā)展改革委、科技部、住建部、環(huán)境部、工信部、國家林草局、國家質(zhì)檢總局等相關(guān)部門及中國竹產(chǎn)業(yè)協(xié)會、中國林產(chǎn)工業(yè)協(xié)會、中國市政工程協(xié)會、中國建設(shè)標準化協(xié)會等相關(guān)行業(yè)協(xié)會,打破層層上報常規(guī),為竹纏繞復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)的培育做了大量實質(zhì)性的工作(表1)。國家發(fā)展改革委、住建部、水利部、國家林草局等部門主要領(lǐng)導(dǎo)均親自關(guān)心、支持竹纏繞復(fù)合材料的發(fā)展。

        表1 各部委為培育竹纏繞復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)開展的實質(zhì)性工作Tab.1 Substantive work of different ministries and commissions for nurturing bamboo winding composite industry

        竹纏繞復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)也得到了竹資源豐富的相關(guān)省、市政府及領(lǐng)導(dǎo)的大力支持,目前浙江、湖北、福建、四川、江西、湖南、貴州等省已將竹纏繞復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)列入省級發(fā)展規(guī)劃中。部分省委省政府主要領(lǐng)導(dǎo)親自關(guān)心、支持竹纏繞產(chǎn)業(yè)發(fā)展。浙江杭州,福建龍巖,湖北襄陽、咸寧,廣西百色、玉林,江西井岡山,廣東汕尾,安徽六安,四川宜賓,重慶北碚、梁平,山東煙臺、青島,新疆庫車等地方政府及主要領(lǐng)導(dǎo),均十分重視引進竹纏繞生產(chǎn)基地的投資建設(shè)及產(chǎn)品推廣工作。目前已呈現(xiàn)出竹纏繞生產(chǎn)基地遍地開花的大好局面。

        自2015 年由尹偉倫院士帶頭聯(lián)名在全國兩會上向全國政協(xié)提交第1 份關(guān)于推廣應(yīng)用竹纏繞復(fù)合材料提案起,至今已有人大代表和政協(xié)委員先后于2016 年、2018 年、2021 年、2022 年5 次向全國兩會提交了關(guān)于推動竹纏繞復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的建議和提案,引起了全國人大、全國政協(xié)及相關(guān)部委的進一步高度重視。

        4.1.5 高校、科研單位、專家學(xué)者的共同參與,為竹纏繞復(fù)合材料的研發(fā)提供了有力支持

        在整個竹纏繞技術(shù)研發(fā)過程中,得到了國際竹藤中心、浙江大學(xué)、同濟大學(xué)、浙江農(nóng)林大學(xué)、黑龍江水科院、南京理工大學(xué)、空軍研究院、軍事工程學(xué)院以及加拿大國家林產(chǎn)品創(chuàng)新研究院、美國德克薩斯大學(xué)等國內(nèi)外高校、科研機構(gòu)的大力支持,以及張齊生院士(已故)、武強院士、曾恒一院士、尹偉倫院士、李堅院士和眾多專家學(xué)者的鼎力相助,使得竹纏繞研發(fā)工作做的深入、全面。

        4.1.6 竹纏繞產(chǎn)業(yè)已在世界范圍內(nèi)樹立起領(lǐng)袖地位

        2015 年在國際頂尖刊物上向全世界宣布,中國發(fā)明了竹纏繞復(fù)合材料技術(shù)。而后通過聯(lián)合國開發(fā)計劃署、聯(lián)合國工業(yè)發(fā)展組織、國際竹藤組織、國家發(fā)展改革委、商務(wù)部等平臺,組織或參與世界氣候大會、世界創(chuàng)新大會、世界竹藤大會、國際竹資源高效利用大會等10 余次大型國際會議,接待40 余個國家的官員、技術(shù)人員來中國學(xué)習(xí)考察竹纏繞復(fù)合材料技術(shù),與4 個國家簽訂輸出竹纏繞技術(shù)的項目框架協(xié)議等活動,讓中國發(fā)明的竹纏繞復(fù)合材料技術(shù)植入各個國家人們的心中,從而確立了中國竹纏繞復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)袖地位。

        4.2 設(shè)計規(guī)劃一條正確高效的竹纏繞技術(shù)科研路線

        竹纏繞復(fù)合材料技術(shù),世界上沒有先例,所以研發(fā)過程中的每項內(nèi)容都是原始創(chuàng)新,這種創(chuàng)新包括通過思維轉(zhuǎn)化與已有技術(shù)融合2 個方面,富有極強的挑戰(zhàn)性。對一項國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)的研發(fā)及成果轉(zhuǎn)化工作,國家早已有一個較為成熟的體系,其核心內(nèi)容就是在人才、資金、政策方面的投入和支持。

        4.2.1 建立竹纏繞復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)人才戰(zhàn)略

        人才工作從基礎(chǔ)抓起,盡早組織相關(guān)專家編制竹纏繞復(fù)合材料專業(yè)教材,選擇在相關(guān)大學(xué)、科研單位中開設(shè)竹纏繞復(fù)合材料研究生課程,培養(yǎng)第一批大學(xué)本科專業(yè)師資力量,逐步擴大培養(yǎng)高級專業(yè)技術(shù)人才。

        設(shè)立竹纏繞??茖W(xué)校,培養(yǎng)一大批技術(shù)骨干,為生產(chǎn)合格產(chǎn)品保駕護航。在竹纏繞復(fù)合材料研發(fā)單位或生產(chǎn)單位中開設(shè)短期技術(shù)培訓(xùn)班,普及竹纏繞生產(chǎn)過程中的基本技能。

        4.2.2 設(shè)立具有相當(dāng)規(guī)模的竹纏繞產(chǎn)業(yè)發(fā)展資金池

        繼續(xù)完成“十三五” 期間國家林業(yè)和草原局設(shè)計的投資建設(shè)1 000 萬t 竹纏繞復(fù)合材料規(guī)劃目標,為完成這一產(chǎn)能目標,需要直接投資750 億元,加上產(chǎn)業(yè)鏈前后端需要總投資超過1 000 億元。按產(chǎn)業(yè)發(fā)展資金總需求,通過財政、基金、信貸、租賃等方式建立1 000 億元的資金池,以確保竹纏繞復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)在快速發(fā)展過程中有足夠的資金。

        4.2.3 建設(shè)以政府為投資主體的國家級竹纏繞專業(yè)研究機構(gòu)

        規(guī)模在10 萬億元以上的新材料產(chǎn)業(yè),國家及地方政府要給予極大的政策支持。以國家及地方政府為主體,投資建設(shè)國家級、省級科研機構(gòu),條件成熟時可以投資建設(shè)專業(yè)大學(xué),集國家力量支持竹纏繞科學(xué)研究及成果轉(zhuǎn)化工作盡快盡好地開展起來;在將竹纏繞技術(shù)更好地應(yīng)用于社會的同時,保持中國在世界竹纏繞產(chǎn)業(yè)中的統(tǒng)治地位。

        在全國兩會和江西省、湖北省兩會上,分別有5 次和3 次關(guān)于發(fā)展竹纏繞產(chǎn)業(yè)的建議提案中,均提出要加大科研資金投入和國家政策支持的建議。因此,資金投入和政策支持可以說是真正做好竹纏繞研發(fā)工作的關(guān)鍵所在。

        4.3 國家重大產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整戰(zhàn)略是竹纏繞技術(shù)進步的奠基石

        從現(xiàn)代社會生產(chǎn)發(fā)展過程來看,一個支柱產(chǎn)業(yè)的培育及發(fā)展只有成為國家重大戰(zhàn)略、形成強有力的政策驅(qū)動時,才能得以更加健康快速的發(fā)展。如風(fēng)能光能、新能源汽車、芯片等產(chǎn)業(yè),都是在國家全面支持扶植下發(fā)展起來的。竹纏繞復(fù)合材料從2011 年起就得到相關(guān)部委和政府的大力支持,特別是國家首部生物經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃中將竹纏繞復(fù)合材料列為生物經(jīng)濟發(fā)展中的支柱產(chǎn)業(yè),這是將竹纏繞產(chǎn)業(yè)上升到國家戰(zhàn)略高度的重大舉措。在此背景下,我國林業(yè)領(lǐng)域的唯一中央企業(yè)“中國林業(yè)集團有限公司”(簡稱“中林集團”) 接過了竹纏繞技術(shù)研發(fā)的接力棒,挑起了發(fā)展竹纏繞產(chǎn)業(yè)的重擔(dān),肩負起將竹纏繞復(fù)合材料技術(shù)造福于人類的社會重任和助力實現(xiàn)中國夢的偉大歷史使命。竹纏繞技術(shù)歸屬國家隊,除了中林集團主要領(lǐng)導(dǎo)人的智慧和責(zé)任擔(dān)當(dāng)外,國家以綠色發(fā)展為宗旨的新時代產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的重大調(diào)整,也是促成竹纏繞技術(shù)歸屬中央企業(yè)的催化劑。

        同時,國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重大戰(zhàn)略項目的形成,須以技術(shù)成熟度和產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景光明為基礎(chǔ)。所以,為了進一步響應(yīng)國家竹纏繞復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)確定為我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中重點項目的號召,最終促成竹纏繞復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)真正成為我國國民經(jīng)濟綠色高質(zhì)量發(fā)展的重大中堅項目,竹纏繞科研工作者和產(chǎn)業(yè)人員要克服一切困難,把竹纏繞科研、產(chǎn)品制造、市場推廣等工作盡可能快速而穩(wěn)妥地向前推進,為竹纏繞國家專項戰(zhàn)略的形成而竭盡全力。

        綜上,促進竹纏繞復(fù)合材料技術(shù)發(fā)展,已具備了較扎實的研發(fā)基礎(chǔ)和清晰的工作思路,竹纏繞復(fù)合材料技術(shù)的發(fā)展是可持續(xù)的。

        5 總結(jié)

        一種全新的生物質(zhì)材料——竹纏繞復(fù)合材料已來到人們身邊,這一蘊存于偶然中的必然,將伴隨人類走進下一個百年、千年。習(xí)近平總書記在中共二十大報告中提出,要加快發(fā)展方式綠色轉(zhuǎn)型,積極穩(wěn)妥推進碳達峰碳中和,構(gòu)建高水平社會主義市場經(jīng)濟體制,全面推進鄉(xiāng)村振興,國防和軍隊建設(shè)需要凝聚各行各業(yè)的智慧與力量,以中國式現(xiàn)代化實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興等論述,是竹纏繞復(fù)合材料事業(yè)的定海神針。竹纏繞產(chǎn)業(yè)在當(dāng)前十分有利于技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大好形勢下,可大有作為。竹纏繞技術(shù)將為我國的產(chǎn)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型、為建設(shè)美麗中國奉獻一份力量,也將成為一張靚麗的中國名片,為人類文明作出重要貢獻。

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