国家林草局于文吉主任演讲：《双碳战略下我国高性能重组材料发展现状与机遇》

  以下为文字实录：

  于文吉：尊敬的各位在座的领导专家，非常高兴有机会参加这次“首届现代木竹结构建筑与人居产业论坛”，非常感谢会议主办方给一个机会就高性能的重组材料在现代木竹结构深的应用，在顺谈的大背景下如何考虑这个问题。前天，我们刚到临沂参加了山东省重大双碳专项绿色宜居工程项目的启动会，这个会到目前为止习总书记提出双碳这个战略以来林业产业，林业领域启动的第一个重大双碳专项。山东省科技厅专门拨出了科技经费1.08亿，配套经费是5.7亿，项目总投资将近7亿左右，山东省科技厅临沂市政府非常重视。今天我发言的题目是双碳战略下”，到底现在的木竹结构建筑与人居产业在双碳战略下怎么有效的衔接？我把一些不成熟的想法跟大家进行简要介绍。

  一、双碳与重组材料的研究背景

  习最书记这两年关于双碳在不同的时间，不同节点的重要指示作了一个简单的汇总（图）。2030碳达峰，2060实现碳中和。2020年开始到今年的4月17日，把习总书记在全球不同的场合下，我们国家制定的规划，金砖国家领导人峰会上说要说到做到，在20国领导人峰会上中国言出必行，坚定不移加以落实。在今年4月17日首都义务植树活动上的讲话，现在从森林是水库、钱库、粮库的基础上加了碳库，现在叫“四库”，林业产业、木材加工产业跟习总书记提出的这几库是密切相关的。

  现在木材行业已经变成了一个非常大的产业，木材在传统领域是四大建材之一，水泥、钢铁、塑料、木材，刚才陈会长说了现在叫现代木竹结构建筑，用的是现代材料，是经过工业加工的材料。我们的木质材料一立方米碳排放是30公斤，一吨水泥是1吨多二氧化碳排放，一吨钢铁是6吨多二氧化碳排放，塑料是800多公斤，所以在碳排放领域木竹材料有着天然的优势。

  中国的人造板材的产量连续保持在3亿立方米左右，已经处于平稳的态势，量就这么多了，下一步在质和领域上，这么大的产量用在结构材上用的非常少，结构材上美国的比例达到了40-60%，日本是30-50%，加拿大是40-45%，德、法、英均45%以上，中国有多少人造板用结构材上？我估计一下，连5%的都不到，可能是2、3%，恰恰是这样，我们未来的发展空间会很大。木材加工产业这么大的产值，但是在这里没有体现出在建筑上到底有多少？太小了，150亿跟这些比起来，没把它算在内，恰恰是这样，未来的发展空间可能就会非常大。我们这个行业有23万家，量非常大，就业人员1350万，相当于荷兰的人口，我们这个行业的就业人员就是欧洲一个国家的就业人口，所以说我们国家体量大。

  现在的问题是真正用于木材原木和锯材的消费量接近2亿立方米，差不多一半靠进口。现在天然林禁止采伐，靠速生林供应木材，就像我们养的鸡，42天的鸡怎么能跟养半年、一年的鸡比吗？靠速生林直接供应结构材料是做不到的，只有经过深加工，今天给大家介绍高性能重组材料，怎么把速生木材从小木材变成大木材，从劣质材变成优等材，这是追新的科研要做的工作。

  重组材料木钢、竹钢，它的强度非常高，重组材料是以人工林木材、竹材和沙生灌木等生物质资源为原料，通过纤维定向重组制成的性能可控，结构可设计、规格可调的新型高性能复合材料，这个材料具有自主知识产权并达到国际领先水平。为什么？国外没有，80%的产能都在我们国家，竹重组材料的理念是70、80年代在澳大利亚提出来的，在我们国家通过不断创新出现了大规模的工业化、产业化。重组材料的木钢是用速生林木材做的，或者是竹材做的，由长度可以达到12米，在建筑结构上可以满足跨度所需要的要求。重组材料的四大特点：一是高强度。当年我们用四川的竹材重组开发出的竹钢，最高抗温强度可以达到400兆，抗拉强度达到300兆。二是高耐候性，阻燃性能。竹钢从第一批产品出来到现在已经十年了，第一批产品现在在上海崇明岛用，照样完好无损，在高盐、高湿、高风的环境下用了十年以后还是完好的。不经过阻燃处理可以达到4S级，稍加阻燃处理达到B1级。三是高尺寸稳定性。每年有1000平米用在户外的步道栈道。四是高环保性。如果用在室内可以做到E0级，满足欧盟最严苛的要求。这是高性能重组材料四大性能特点。

  这个材料到目前为止开发了大的产品种类，现在用的最多的是户外景观材料，步道、栈道，高速公路的交通护栏，最开始开发的是风电叶片，竹钢的名字是怎么来的？最还是想用竹钢来做风电叶片，我们叫重组竹，原先风电叶片是用玻纤做的，叫玻璃钢，后来我们叫竹钢，现在竹钢的名字在全世界设计界欧已经广泛地接受了这个概念，并且是一个非常好的名字，既体现了竹木的特点又体现了它的强度特性。另外应用在建筑结构、园林产品、家居装饰。这个新材料跟钢铁一样，我们有螺纹钢、不锈钢、高碳钢、低碳钢等，这个材料同样可以根据目标市场的要求做成需要的性能，这是我们能够做到的。

  二、重组材料的生产过程

  我们以竹木速生材为原材料，经过树脂的浸渍以后，再经过成型工艺，最终形成了竹钢、木钢。我们正在做一个科普材料，下一步要用动画，用更形象的过程来描绘一下重组材料的制作过程。我们用国内能找到的速生林木材，低质材开发成各种各样的竹钢产品，它的纹理花纹照样和实木一样美观自然。我们在广州的野外实验场经过长期的耐热化实验，除了颜色上有变化以外，性能基本上没有什么太大的变化。竹钢用载重卡车，抗温强度是普通木材的8倍，抗拉强度是10倍，抗剪强度是6倍，为它在结构上的应用打下了良好的力学基础。我们在力学实验机上进行了复合梁的测试。我们做风电叶片的时候要做疲劳试验，我们在北航做了百万次的疲劳试验，证明竹钢的耐疲劳性能比钢铝材要好。它能一级强耐腐等级，抗菌、抗虫、防白蚁能达到9.5分，满分是10分。传统的跟新的竹钢比较，传统的被白蚁吃了，新型材料基本上完好无损。现在稍加处理就能有机材料的第一级，如果不加处理达到CS级，这项技术是我们国家具有全方位的自主知识产权保护，我们从单元、装备、工艺到产品全方位申请了50多项发明专利，我们也在欧、美、日这些地方申报了国际专利，到目前为止已经批下来一项国际专利。这项技术被国家发改委在2017年列入了低碳技术的推广目录，在2020年高性能木质重组柴料入选了由国家发改委、科技部、工信部和知道资源部联合发布的绿色技术推广目录，为林草行业唯一入选技术。我们的产品也作了碳足迹认证，每生产一公斤能够吸收多少二氧化碳，这项技术获得了国家自然技术科技进步奖。

  三、应用推广情况

  它的特点是性能可控，具有高强度、高耐耗和高稳定和环保，既用于室内，也可以用于室外，既可以用于装修，也可以用于结构，根据目标市场的要求。我们在标准和规范方面得到了住建部标准制定部门的支持，我们的绿色建材评价重组标准已经审查实施完，景观工程用重组材批准立项，木结构用重组组和重组组地板的标准已经制定完了。在整个项目的开发过程中得到了国家专项的支持，国家“十四五”现在还再继续支持，住建部列了两个项，一个是重组材在低层装配式建筑中的应用研究，这个项目已经结题了。还有一个是装配式重组竹梁柱式结构体系设计关键技术，目前正在进行中。还有一些推广项目，大规格、耐耗性结构材料，高结构多用途纤维竹质材料，一个新材料、新技术的开发肯定离不开国家的支持，不能靠我们自己在这儿做，肯定速度就比较慢了，影响力也不够。

  下面我把这几年重组竹、重组木、竹钢、木钢应用的场景案例跟大家简单介绍一下。

  北京世园会百果园（图），大跨度曲线式结构。成都“城市之眼”丹景阁，以竹钢为主要材料，现在成了成都一个网红打卡点。四川天宝洞区域景观工程，用竹钢建了一个平台。浙江梧庐百岁村别墅会所，用竹钢作为材料设计了很多房屋，属于私人定制。竹钢在户内结构上的应用，做梁、柱，做装修材料。浙江的秀岛融情建筑群，做了一套竹钢建筑区。2013年、2014年在环太湖公园的景观工程，既有亭台楼阁，又有铺体材料，经过了十年了，多次被太湖涨水淹没过，但是建筑质量不受影响。西溪湿地公园门廊斗拱（图）。北戴河国家领导人辽阳区1号，原来用的是防腐木，现在全部用竹钢代替。无锡大剧院的户内材料，用的是竹钢作为装饰材料，兼具结构功能。

  我们用木钢在江苏南通外国语学院阅览室，全部用的是木钢。中国新科圆的院史馆的大门，采用了木钢材料。北京前门四合院改造工程，北京市建委要求除了用砖瓦就得用木，不准用钢和水泥，用传统木材肯定开裂，后来找到我们，我们专门做30立方米的木钢，现在已经用了10年的时间了。

  四、市场前景趋势

  这里大概列了一下成本价，按照比较高的价格。跟传统菠萝格地板，跟芬兰的进口木材作比较，我们经过价格和使用周期比较以后，还是竹钢、木钢的性价比最高。

  政策支持：“十三五”期间住建部说重点要推广发展木结构，按照发展情况不尽如人意，这里面有方方面面的原因，未来木结构是未来发展的方向之一，至于到底往哪儿用，是作为一般的民居用还是作为公共建筑用，还是着重景观用，中国这么大，只要在任何一个领域开展起来就是非常巨大的市场。

  河北唐山国际旅游岛项目（图），全部应用了木结构，类似于这样的旅游休闲的地方用木结构和木建筑的可能性更大，北京密云石城镇新农村示范项目（图），未来像四川这样的地震带，以及更多的近期园林景观应用，我们要建设美丽中国、生态中国，要想中国农民一家一户都用木结构不现实，但是中国这个市场就足够大了。

  推广木质结构面临着历史的机遇，重组材料是双碳国家战略的一个重要依托，作为一种新材料也是绿水青山转化为金山银山的有效途径，也是绿色发展的需要，也是建设美丽中国的一个基本载体。发展的机遇和前途都非常好，非常远大。

  我今天就利用这20分钟的时间把我对高性能木质重组材料的理解和应用情况跟在座的领导和专家作了简要的介绍，说的不对的地方请大家批评指正。谢谢大家！