细胞壁力学新技术将提速植物纤维产业

国际竹藤中心联合国内多家科研院所共同完成的“植物细胞壁力学表征技术体系构建及应用”项目，在木材微薄片零距拉伸技术、单根植物短纤维微拉伸技术和植物细胞壁纳米压痕技术等方面取得了重要突破。

“细胞壁力学新技术的应用，将有助于解决植物纤维细胞壁基础科学难题，促进植物纤维产业发展。”国际竹藤中心相关负责人说，细胞壁是植物的骨架结构和强度承载主体，对植物的生长和高效利用至关重要。细胞壁力学是植物生物力学研究的前沿领域。由于细胞壁尺寸微小，对其直接进行力学性能表征非常困难，是公认的世界性难题。经过15年的联合攻关，项目成功研制国内首台植物短纤维专用力学测试仪，在国际上最早实现商品化生产。该植物短纤维专用力学测试仪设备可以准确、快速测试长度1.5毫米、直径10微米以上各种植物纤维在不同湿度环境下的纵向拉伸力学性能，测试速度可达每小时10-15根，完成了包括木、竹、藤、麻、棕榈等20余种植物纤维纵向力学性能的系统测试，构建了目前国际上最丰富的植物纤维细胞壁力学性能数据库。

“植物细胞壁力学表征技术体系构建及应用”项目在国际上首次构建了从组织、细胞至纳米尺度完整的细胞壁力学表征体系。其研究方法是探索木材力学、木材物理学、树木发育学、木材功能性改良、木材性质快速评价等相关领域一些重要科学问题的关键。项目研发构建的表征体系，在多个领域开展了系列创新应用研究，将极大地推动所涉领域科学理论与技术的发展。项目首次定量揭示了纤维素、半纤维素、木质素三大组分对细胞壁力学的不同贡献。通过实验方法学创新，揭示了含水率对木竹纤维细胞壁不同力学性能的影响规律，从细胞水平揭示了木竹材料宏观力学性能对含水率响应的差异性机理。基于纤维力学提出了竹材纤维利用的新观点，揭示了竹子多尺度非均质结构强韧机制。在木材改性、木材胶合、植物纤维复合材料界面等领域也开展了大量的研究工作。植物细胞壁力学表征技术体系的构建和应用促进了我国木竹材科学研究，对仿细胞壁先进材料、高性能植物纤维复合材料、制浆造纸、纺织材料等相关领域具有重要参考价值。

“植物细胞壁力学表征技术体系构建及应用”项目通过研发创新技术和高精尖科研设备满足前沿基础研究需要，成果在天津科技大学、南京林业大学、苏州大学、中南林业科技大学等10余所大学和研究所得到应用，该项目在我国农林领域树立了标杆，是引导和促进相关产业发展的成功范例。