竹缠绕复合材料的研发、应用及产业化现状与前景

江泽慧 叶 柃 费本华

(1 国际竹藤中心 北京 100102；2 国家林业和草原局竹缠绕复合材料工程技术研究中心 杭州 311253)

全世界有竹类植物(木本)88属1 642种，总面积3 200万hm2[1]，分为亚洲太平洋竹区、美洲竹区、非洲竹区3大竹区。其中，亚太竹区是世界上最大的竹区，竹林面积和竹种资源分别约占世界总量的45%和80%。亚太竹区主要产竹国家有中国、印度、缅甸、泰国、孟加拉国、柬埔寨、越南、日本、印度尼西亚、马来西亚、菲律宾、韩国、斯里兰卡等。中国是世界上最主要的产竹国，竹类资源、竹林面积、竹材蓄积和产量均居世界首位。目前，中国竹材年产量约为4 000万t，仅占竹林可砍伐量的1/4左右，每年约有1.1亿t竹材未被开发利用，中国竹资源尚属于闲置资源，仍有很大利用空间[2]。

竹子具有生长速度快、再生能力强的特点。竹秆中的维管只有管束而没有形成层，因而新竹长成抽枝展叶后，竹子的体积不再随着年龄的增加而增大。毛竹林出笋成竹一般大小年明显，大年大量发笋成竹，次年(小年)主要是换叶生鞭，出笋少，甚至不出笋，2年为一周期交错进行。科学合理的采伐竹子不但不会破坏竹林，还能调节竹林结构，提高竹林质量，改善立地条件，促进竹林稳产高产，充分发挥竹林的经济效益、生态效益和社会效益。

竹子作为一种优质的天然材料，其应用领域十分广泛。竹材传统利用方式包括物理利用、化学利用和生物利用等。随着技术的不断进步，以竹子为原料的新产品、新技术不断涌现，竹缠绕复合材料即是突破传统竹材利用方式而研发出的一种新型生物基材料，其优势日益显现。

1 竹缠绕复合材料

竹缠绕复合材料是指以竹子为基材，以树脂为胶黏剂，采用缠绕工艺[3]加工成型的新型生物基材料，是由浙江鑫宙竹基复合材料科技有限公司(以下简称“鑫宙公司”)和国际竹藤中心研发团队经过10余年不懈努力研制而成。竹缠绕复合材料突破了人类几千年来对竹子应用的传统认知，拉开了传统竹产业革命的帷幕。竹缠绕复合材料技术可以广泛应用于管道、管廊、房屋、容器、交通工具、军工产品等多个领域，对于国民经济发展具有重要作用[4-5]。目前，竹缠绕复合管、竹缠绕管廊、竹缠绕整体组合式房屋已进入推广应用和产业化阶段。

1.1 竹缠绕复合材料的技术原理

竹篾是竹缠绕复合材料的主要基材之一。竹缠绕复合材料充分发挥了竹材轴向拉伸强度高的特性，通过缠绕工艺而制成，从而突破了竹材传统平面层积热压技术及其应用领域。

竹缠绕复合材料由内衬层、增强层、外防护3层组成(图1)。其中，内衬层由防腐性能优异、符合食品安全的树脂与竹纤维无纺布组成；增强层由竹篾与水性树脂组成；外防护层则为防水、防腐及抗老化性能好的树脂。

图1 竹缠绕复合材料的组成结构

1.2 竹缠绕复合材料的创新点

1) 充分发挥了竹材轴向拉伸强度高、弹性模量好的特性，通过缠绕工艺而制成的新型生物基复合材料，突破了竹材传统平面层积热压技术及其应用领域。

2) 研发并创立了竹缠绕复合材料产业的初级理论及生产体系，实现了竹缠绕复合材料产品的产业化生产。

1.3 竹缠绕复合材料的关键技术

1) 适用性竹种筛选、竹材分类及其材性评价。根据竹材自身结构、竹纤维在竹材及维管束中的形态和分布，比较了不同竹种间差异，从而筛选出强度高、韧性好及加工成本低的竹种，采取竹材科学分类，降低材料成本。

2) 连续缠绕用薄竹篾自动化加工技术。开发了专用的连续竹篾自动加工设备，实现了竹篾的高效自动化、高出材率和规格统一的生产。

3) 竹缠绕复合材料材性的测试、工艺调整[6-9]。通过测试竹缠绕复合材料粘接强度、耐水、防腐、导热、耐高温、隔音、雷达、声纳、耐候等化学、物理性能，调整配方和工艺以满足或扩大竹缠绕复合材料的应用领域。

4) 自动化、连续化、工业化成套生产设备的开发与工艺跟进。通过技术研究，优化竹篾缠绕、胶合固化等工艺，开发成套加工设备，制造竹缠绕复合材料产品。

5) 竹缠绕复合材料产品信息化管理技术。建立了竹缠绕复合材料信息化管理系统，实现了竹缠绕复合材料产品的可追溯性；制定了竹缠绕复合材料产品及其生产规范相关标准，以保证产品质量的可控性。

6) 建立竹缠绕复合材料产品生命周期模型。利用世界公认的生命周期(简称LCA)分析软件，建立了竹缠绕复合材料LCA模型，从而可以评估竹缠绕复合材料从原材料获取、原材料加工、产品生产、运输、维护及回收利用等整个生命过程对环境产生酸化、富营养化、生态毒性、烟雾、臭氧损耗等因素的影响[10]。

1.4 竹缠绕复合材料的优势

一是原创性。该材料是一种新型的绿色材料，可广泛替代钢材、水泥、玻璃钢、塑料等不可回收的高污染和高能耗原材料。

二是低碳绿色。该材料具有低碳、节能、减排等优势，符合“环境友好型、资源节约型”的人类发展理念。

三是应用广泛。可应用于交通、市政、水利、建筑及军工等领域。

四是质量优、经济性好。竹缠绕复合材料具有质轻高强、保温隔音、抗震抗形变、防火耐高温、耐候、耐腐蚀等优点，且成本较同类产品低。

五是竹资源的可持续性。竹子不但是速生植物，而且竹林面积大、资源丰富，可以充分保障竹材料的供应。

六是附加值高。竹缠绕复合材料的广泛应用，将大幅提高竹产业产值，可为社会的绿色发展做出更大贡献。

七是促农致富。加快发展竹子加工产业，有利于优化农村产业结构，培育新的农村经济增长点，提高农民经济收入。

2 竹缠绕复合材料产品开发

利用竹缠绕复合材料已开发出竹缠绕复合管、竹缠绕管廊、竹缠绕整体组合式房屋、竹缠绕整体式公厕、竹缠绕军工产品、竹缠绕高铁车厢等产品，其中竹缠绕复合管、竹缠绕管廊、竹缠绕整体组合式房屋已进入推广应用和产业化阶段。

2.1 竹缠绕复合管

随着我国城镇化建设进程不断加快，农村饮用水系统扩建和政府基建支出不断增加；大型水利调水、现代农业灌溉工程先后启动，国家投资以万亿元计；因此管道需求量逐年增加。目前，我国压力管材主要有2类：一类是金属管材，如钢管、铸铁管、球墨铸铁管等；另一类为非金属管材，如混凝土管、塑料管、玻璃纤维增强塑料夹砂管和纤维缠绕增强热固性树脂压力管。作为传统管材，生产水泥管、钢管、玻璃钢管和塑料管等使用的原材料均为不可再生资源，且生产加工过程存在高能耗、高污染问题。随着石油产品的日趋枯竭和环保要求的日益提高，各地建设主管部门相继出台政策推广使用绿色低碳的给排水管材，以逐步替代传统的塑料管、钢筋混凝土管、钢管和铸铁管等。基于我国丰富的竹子资源和优良的竹材特性而研制的竹缠绕复合管(图2)，以轻质、高强、环保的优势替代部分传统压力管道与重力管道，为提高天然可再生资源的利用效率和节能减排开辟了新途径[5]。

图2 竹缠绕复合管

2.1.1 生产工艺

竹缠绕复合管的制造工艺是将竹纤维的轴向拉伸强度使用至最大化，并在管道结构中形成无应力缺陷分布，从而使得管材达到更好的承压要求，各项技术指标优良(表1)。其生产工艺主要包括原竹取材、竹篾加工、内衬层制作、增强层缠绕、加热固化、修整脱模、外防护层制作等流程[5]。

2.1.2 产品优势

竹缠绕复合管的优势特点包括：原料可再生、承压能力强、保温性能突出、抗震抗沉降能力强、使用寿命长、节能低碳、重量轻、综合造价低等。竹缠绕复合管与其他传统管道性能比较见表2。

表1 竹缠绕复合管的技术指标

表2 竹缠绕复合管与其他传统管道综合性能比较

1) 保温性能突出。根据《竹缠绕复合管示范工程(黑龙江)项目实施总结报告》，在低温环境下(管道埋于冻土层下，室外温度-20 ℃)，竹缠绕复合管内外温差较大。在冬季5个月的观测期内，管内温度为-0.5 ℃左右，导热系数为0.109 25 W/(m·k)，管内的水没有完全发生冻结，显示出竹缠绕复合管较好的保温性能。

2) 抗形变能力极高。当竹缠绕复合管形变超过30%时，抗压强度继续上升。而传统管道一般超过5%时就会“屈服”，比如水泥管道在变形率达到1%就会被破坏而开裂。

3) 使用寿命长。加拿大国家林产品创新研究院对竹缠绕复合材料加速老化的试验结果表明，竹缠绕复合管在自然条件下使用56年后，强度保留率为74%。国家农业灌排设备质量监督检验中心对竹缠绕复合管进行的10 000 h静水压试验结果表明，在20 ℃、50年、95%置信下限，管材长期静液压强度预测值(LPL)为0.74 MPa。即在正常使用条件下，竹缠绕复合管的使用寿命可达50年以上，长期寿命性能优于水泥、钢材和塑料等传统材料。

4) 节能低碳。竹子培育过程可以有效储碳，加工成管材后还可继续固碳；竹缠绕复合管生产全过程能耗远低于传统管道，节能减碳效果显著；同时，由于替代了钢铁、水泥等原材料，能明显减少钢铁、水泥等生产过程中的二氧化碳排放量，形成了固碳储碳与节能减碳的叠加效应。测算结果显示，在相同使用条件下，每生产1延长米、直径为1 m的竹缠绕复合管比螺旋焊管可节能4 953.39 MJ；以每年生产1 000万t竹缠绕复合管计，与螺旋焊管相比，可以节约粗钢4 505万t，节约管道生产能耗6.68×1011MJ，相应CO2减排量为5 223万t。此外，竹缠绕复合管将竹资源不断循环利用，可最大化地实现竹子的固碳储碳效益，根据对中国现有竹资源及竹缠绕复合管的原料构成分析，每年生产1 000万t竹缠绕复合管需要2 000万t竹子，需要对38.24亿株竹子进行定期择伐利用，在8年的竹子生长周期内，比其自生自灭至少可多储碳15 054万t CO2，相当于可形成CO2年封存量1 881.6万t。

5) 重量轻。竹缠绕复合管重量轻，密度低于PE/PVC管，因而运输费用低；管长度可达12 m，铺设管道时接头数量少，施工效率高；韧性好，方便安装施工。

6) 综合造价低。竹缠绕复合管的综合造价均低于传统管道，竹缠绕复合管成本约为球墨铸铁管的80%～90%，是塑料管的60%～70%。

2.1.3 市场潜力

近年来，中国管道市场每年呈递增态势。其中，中低压管道占80%以上。综合考虑竹缠绕复合管的技术优势、成本优势、可替代能力及管道市场容量，计划到2025年，竹缠绕复合管的产量为1 000万t。

举例：在农业灌溉领域，按照《全国高标准农田建设总体规划》要求，我国将建成旱涝保收的高标准农田2 666.67万hm2(4亿亩)。以管代渠是建设旱涝保收高标准基本农田的主要基础之一，按照至少安装6 m/667 m2管道的规范要求，5年内农业灌溉用管的总需求量至少为240万km。

2.2 竹缠绕管廊

为推进城市市政工程绿色现代化发展，国务院高度重视地下综合管廊建设，积极鼓励在综合管廊建设中应用新技术、新材料。为此，于2016年在竹缠绕复合管的基础上研制了竹缠绕管廊。竹缠绕复合管在强度设计、连接技术、材料机理等方面为竹缠绕管廊提供了应用依据。

竹缠绕管廊(图3)是以竹材为基体材料，热固性树脂为胶粘剂，采用缠绕工艺制作而成，具有资源可再生、低碳环保、性能优异、使用年限长、施工安装方便、综合成本低等特性，可取代目前现浇或预制式钢筋混凝土制作的管廊。

图3 竹缠绕管廊

2.2.1 技术指标

竹缠绕管廊的技术指标见表3。

表3 竹缠绕管廊的技术指标

2.2.2 产品优势

竹缠绕管廊的优势在于：资源可再生、重量轻、节能低碳、防火耐水、抗震抗沉降能力强、初始力学性能好、稳定性高、综合造价低(较目前钢筋水泥管廊低20%以上)、保温性能好、抗冻能力强、施工安装方便等。

经有限元分析结果表明，在埋地1 m深、地面车载90 t的情况下，竹缠绕复合管廊最大竖向变形量小于1%，远低于3%的控制标准。与传统管廊相比，在管线敷设相同情况下，竹缠绕管廊可使得材料成本降低10%～30%，安装施工效率提高10%～80%。

2.2.3 市场前景

2016年，在《中共中央国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》(中发〔2016〕6号)中，为实现城市有序建设、适度开发、高效运行，对建筑节能、地下管廊、海绵城市、污染防治4大产业提出了具体要求。其中，地下管廊的发展最为迅速，在全国范围内未来地下综合管廊需建8 000 km，若按1.2亿元/km测算，投资规模将达1万亿元。

2.3 竹缠绕整体组合式房屋

2017年10月，世界上第1款竹缠绕整体组合式房屋研制成功。竹缠绕房屋(图4)包括竹缠绕整体组合式房屋、新时代农居、单体公寓、高层公寓等类型。

图4 竹缠绕整体组合式房屋

2.3.1 产品优势

竹缠绕整体组合式房屋具有资源可再生、节能低碳、抗震、保温、隔音、防火、建造速度极快、综合成本低等优势。

房屋的单个房间在工厂已完成装修，乃至家具已摆放好，整体运到工地后，将房间整体组合放置即可入住，从而使施工现场建筑装修垃圾降至为零；同时，避免了土地污染、建筑噪音等问题。整体式房屋有极强的抗风、抗震性能，在地震和风灾多发地区应用，可极大地减少自然灾害对人类的伤害。

2.3.2 技术指标

竹缠绕整体组合式房屋的技术指标见表4。

表4 竹缠绕整体组合式房屋指标

2.3.3 建造流程

1)以房屋的每间为单位在工厂中进行整体缠绕成型、装修；2)每间房屋整体运输；3)现场进行组合(200 m2的2层房屋组合时间只需要2～4 h)。

2.3.4 应用前景

2016年，中国装配式建筑市场规模超过400亿美元，较2015年增长3.92倍。这样快速的增长意味着巨大的市场潜力。2017年3月23日，住建部印发《“十三五”装配式建筑行动方案》，根据方案，到2020年全国装配式建筑占新建建筑面积比例要达15%～20%，据此测算，2020年装配式建筑面积有望超过8亿m2，若以2 500元/m2测算，市场规模将超过2万亿元。

竹缠绕整体组合式房屋具有良好的市场前景和环保生态效益。中国农村房屋1.8亿户，按30年全部更换成竹缠绕房屋，每年需更换600万户，按20 t/户(200 m2)计，需要竹缠绕房屋1.2亿t，年总产值超过2万亿元。

仅农村房屋一项，每年可节约钢材0.18亿t(全国粗钢产量7.9亿t)，节约水泥9.7亿t(全国水泥产量23.5亿t)，节约砖头3 000亿块(全国砖产量5 000亿块)。

辅材料为秸秆，每年耗用秸秆2 400万t，按秸秆编织物2 500元/t计，价值560亿元。按每年每人收入4 000元的脱贫标准计算，可使1 400万农民脱贫。

2.4 竹缠绕整体式公厕

2018年5月，世界首座竹缠绕整体式公厕研制成功。在满足设计需求的同时，竹缠绕整体式公厕可以达到一类公厕标准。

竹缠绕整体式公厕(图5)在工厂内部将所有的设施安装好，运输到现场水电接通即可使用。该类产品，特别是竹缠绕移动公厕，适用于车站、码头、旅游景点等人口密集的公共场所。

图5 竹缠绕整体式公厕

2.4.1 产品类型

产品类型有并列式、品字形、单间移动式等竹缠绕整体式公厕。

2.4.2 产品特点

可移动、安装快捷、原材料绿色环保、外形美观、占地面积小、处理方式多样。

2.5 竹缠绕军工产品

2018年7月28日，“八一”建军节前夕，携带式竹缠绕火箭发射筒筒体研制成功。该军工产品具有耐高温、形变小、质量轻、成本低等特点，在军事领域应用潜力巨大。目前，产品在某军品工厂实际测试成功，委托方对产品高度认可并正式订购。该军工产品的研制成功，是竹缠绕复合材料在军工领域取得的一项突破性重要成果。

竹缠绕导弹火箭系列产品(图6)，包括发射筒、火箭弹、导弹导体等。产品质轻高强，在瞬时高温下不变形，稳定性能好；结构比表面积大，密度小，吸收雷达波、声波能力强，隐身性能好；生态环保，无毒无污染。可广泛应用于城市高层、森林灭火消防领域和导弹发射筒、火箭发射筒等军工领域，其中BWRL-60型发射筒已批量生产、供货。

图6 竹缠绕军工产品

2.5.1 竹缠绕火箭复合材料壳体

竹缠绕火箭复合材料壳体，是由内至外依次包括内衬垫层、内隔热层、承载层、外隔热层、外耐热层组成。其中内衬垫层由耐热橡胶制成，外耐热层由耐热防冲刷材料制成，内隔热层和外隔热层由隔热材料制成，承载层是由竹片缠绕多层并通过树脂粘结固化而成。

采用竹缠绕复合材料制成的壳体，尤其是对构成承载层的竹片尺寸、含水率、强度、缠绕方式及树脂进行具体设计，使制得的火箭复合材料壳体具有绿色环保、原材料资源可再生、防震、低摩擦、耐磨、隔热、耐烧蚀、耐冲刷、成本低等优势。目前该产品还处于研发阶段。

2.5.2 竹缠绕弹药包装筒

竹缠绕弹药包装筒由筒盖、筒体和筒底构成，其中筒体为中空的圆柱体，筒盖和筒底分别位于筒体的圆柱体的两端。筒体沿筒径方向由内至外依次包括内衬层、竹缠绕增强层和外保护层，其中竹缠绕增强层包括多层竹篾层。

竹缠绕弹药包装筒，通过对其关键的筒体的层结构进行改进，有效解决了现有弹药包装筒成本大、资源消耗大、不环保的问题，并且该产品具有高抗冲击性能、抗形变性能，强度高，非常适用于贮存、运输弹药。目前该缠绕弹药包装筒处于研发阶段。

2.5.3 竹缠绕导弹发射筒筒体

竹缠绕导弹发射筒筒体，其筒体径向由内至外依次为耐热防冲刷层、隔热层、承载层和电磁屏蔽层构成，其中承载层是由竹材缠绕多层并通过树脂粘结固化而成。

竹缠绕导弹发射筒筒体具有绿色环保、质轻高强、防震、低摩擦、耐磨、隔热、耐烧蚀、耐冲刷和电磁波屏蔽的特性。

竹缠绕导弹发射筒除携带式发射筒已投入应用外，产品还处于研发阶段。

2.6 竹缠绕高铁车厢

2017年6月，竹缠绕高铁车厢样品(图7)研制成功，其具有资源可再生、低碳环保、综合成本低、隔音、安全性能好等特性。该产品的研发符合国家提出的发展绿色、轻量化交通的要求。

图7 竹缠绕高铁车厢

26.5 m长的竹缠绕高铁车厢是一次性制造成型，结构稳定性强。由《竹缠绕复合材料车厢有限元分析报告》可知，竹缠绕高铁车厢的最大许用应力为190 MPa左右；在单元载荷作用或组合载荷作用下，车架的大部分区域应力值小于190 MPa。相较于各单元载荷对结构的影响，组合载荷增加了地板载荷，由于地板载荷施加在整个地板上，受力面积大，因此实际对车架的影响较其他载荷小。同时，由于增加了对车架底面的约束，使得车架结构更加稳定，即使增加了地板载荷，但是应力最大值反而稍有下降，避免了应力集中。

在隔音方面，在100～4 000 Hz频段内，20 mm厚竹缠绕复合材料的平均隔声量为26.75 dB，优于现有车厢用铝合金型材。

竹缠绕复合材料具有吸收缓冲撞力的天然属性，因此，车厢在受到极限情况下，能减少乘客受到的冲撞力，减少事故伤亡率。

3 竹缠绕复合材料产品趋于成熟

目前，在研发的竹缠绕复合材料产品中，竹缠绕复合管、竹缠绕管廊、竹缠绕整体组合式房屋已进入推广应用和产业化阶段。

3.1 竹缠绕复合材料产品的推广应用

3.1.1 竹缠绕复合管

竹缠绕复合管于2007年成功研发。2009年在浙江、安徽工程中成功试用，并通过省级新产品鉴定。竹缠绕复合管第1代产业化中试生产线于2010年成功研发。2013年，在国家水利部的组织下，在新疆、浙江、黑龙江3种不同气候环境下进行了竹缠绕复合管示范应用，并获得成功。2014年6月，开发了第2代产业化中试生产线。同年8月，国家林业局科技司组织了科技成果鉴定会，认定竹缠绕复合管技术达到了“国际领先水平”。

从2015年7月开始，在全国各地陆续建成了竹缠绕复合管生产基地，如今已在湖北襄阳、山东临沂、内蒙古乌海、广西玉林、福建龙岩、河南南阳分别建成投产年产万吨竹缠绕复合管生产基地；河南洛宁、福建建阳、湖北通山、四川江安、湖南绥宁、贵州铜仁、浙江杭州、重庆北碚等地区的竹缠绕生产基地正在建设或做项目前期。这为竹缠绕复合材料项目在全国范围内的产业化推进奠定了基础。

3.1.2 竹缠绕管廊

2017年7月22日，由国际竹藤中心和国家林业局竹缠绕复合材料工程技术研究中心在山东省泰安市共同主办召开了竹缠绕管廊应用示范技术研讨会，来自全国人大、国家发改委、科技部、工信部、住建部、水利部、国家质检总局、国家林业局、国际竹藤中心、清华大学、南京林业大学、中国铁建等国家部委、高校和企业的50余位领导和专家，就竹缠绕管廊应用示范技术的发展出谋划策，共同推动竹缠绕复合材料产业做大做强。

2018年4月12日，由鑫宙公司制造、中铁十八局安装施工的世界第一根直径3 200 mm的竹缠绕管廊示范工程在内蒙古元亨石墨产业园完成。2019年11月，由鑫宙子公司鑫竹海(山东)公司生产、中铁十七局安装施工的竹缠绕管廊首次应用在山西省大同市同煤快线(南中环)段第3标段综合管廊工程上，采用直径3 200 mm竹缠绕管廊，长度为279.3 m。基于该工程，编制了全国首个《竹缠绕管廊行业规范及验收标准》。

3.1.3 竹缠绕整体组合式房屋

2018年7月，国家林草局竹缠绕复合材料工程技术研究中心、住房和城乡建设部科技与产业化发展中心双方筹建“竹缠绕装配式建筑传统村落应用”课题小组。目前，课题拟在全国开展示范工程。竹缠绕房屋80%以上的份额为广大农村设计，最终将达到在今后农村建房中不再使用钢筋、水泥、砖头和瓦片的目标。

3.2 产品与技术获得社会广泛认可

作为新型环保低碳材料，竹缠绕复合材料的研发与推广得到了全国人大、全国政协、国家发改委、国家林草局、水利部、住建部、科技部、生态环境部、工信部、农业农村部等国家部委的高度重视和大力支持；同时还得到科技、能源、环保等行业的关注与参与。

竹缠绕复合管已先后取得相关部门和行业的技术评定，获得广泛认可。被国家林业局鉴定为“国际领先水平”；列入水利部《2015年度水利先进实用技术重点推广指导目录》，并认定为“水利先进实用技术”；被住建部评估为“国际先进技术水平”；列入国家发改委《国家重点推广的低碳技术目录(第二批)》；列入住建部《2015年全国建设行业科技成果推广项目》；列入国家林业局《2016年重点推广林业科技成果100项》；竹复合压力管被中国工程建设标准化协会授予“绿色建筑节能推荐产品证书”，在工程建设领域推荐使用；被科技部列入国家重点研发计划“林业资源培育及高效利用技术创新”重点专项(2016年度项目)；被住建部列入《海绵城市建设先进适用技术与产品目录(第二批)》；被列入科技部、环境保护部、工信部共同编制的《节能减排与低碳技术成果转化推广清单(第二批)》目录；竹复合压力管获得国家知识产权局颁发的中国专利优秀奖；被列入《林业产业发展“十三五”规划》中的林业产业发展重点领域；被水利部科技推广中心列入《2018年度水利先进实用技术重点推广指导目录》，认定为水利先进实用技术。

在竹缠绕技术标准化方面，国家林业局发布实施了林业行业标准《竹缠绕复合管》(LY/T 2905―2017)，中国工程建设标准化协会发布了《竹缠绕复合管道工程技术规程》，《竹缠绕复合管》国家标准已正式实施，《竹缠绕管廊》行业标准已正式颁布。

2016年5月，国家林业局批准依托鑫宙公司和国际竹藤中心成立“竹缠绕复合材料工程技术研究中心”，这是国家林业局首次依托民营企业建立工程技术研究中心。国家林业局特别重视工程研究中心的建设，全国政协环资委副主任、国际竹藤组织董事会主席、国际竹藤中心主任江泽慧教授和国家林业局副局长彭有冬亲自为中心揭牌。

3.3 知识产权保护与标准编制

3.3.1 知识产权

自2015年起，鑫宙公司、国家林草局竹缠绕复合材料工程技术研究中心就与由华中科技大学中欧知识产权研究院余翔教授带领的专业团队结成战略合作伙伴。利用在知识产权研究与战略规划方面的优势，中欧知识产权研究院为鑫宙公司开展了“已有专利的技术点梳理与保护力度评估”“竹复合综合管廊项目专利挖掘及布局设计”“涉外-PCT专利布局建议”“目标出口国的相关知识产权制度及优惠政策精选及分析”等方面的工作，为构建竹缠绕复合材料领域的国内外知识产权保护系统打下了坚实基础。

目前竹缠绕复合材料技术的知识产权应用与保护体系建设初具规模。截至2020年4月，已申请了覆盖全产业链、全生产过程的专利332件，其中发明专利116件，已授权发明专利47件(其中海外发明专利13件)。

3.3.2 标准编制

为确保竹缠绕复合材料产业向专业化、规范化和标准化方向发展，有力推动和完善竹缠绕复合材料产业体系标准建设，提升竹缠绕复合材料性能品质、增强其创新能力、推动其产业高端化和可持续发展，鑫宙公司、国际竹藤中心、国家林草局竹缠绕复合材料工程技术研究中心在广泛调查研究、充分听取各方意见的基础上，主持编制了以下标准：

1) 中国工程建设标准化协会标准《竹缠绕复合管道工程技术规程》(T/CECS 470―2017)，已于2017年6月8日批准发布，自2017年10月1日起正式实施。该工程技术规程规定了竹缠绕复合管道工程的设计、施工安装、运行与维护，适用于水利、市政、工业类(含石油、化工)供水及排水用管道工程的设计、施工安装、运行与维护。

2) 国家林业行业标准《竹缠绕复合管》(LY/T 2905―2017)，已于2017年10月27日由国家林业局发布，自2018年1月1日起正式实施。该标准规定了竹缠绕复合管的术语和定义、分类和标记、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存。标准适用于公称内径为150～3 000 mm、压力等级不大于1.6 MPa、环刚度等级5 000～20 000 N/m2、应用环境温度-40～80 ℃和输送介质最高温度不大于90 ℃的水利、市政、工业供水及排水工程用的竹缠绕复合管。

3) 国家标准《竹缠绕复合管》(GB/T 37805-2019)，于2018年1月3日在国家标准化管理委员会立项；2018年11月20日，标准通过专家审查；2019年7月17日，公布国家标准编号；2019年8月30日，《竹缠绕复合管》国家标准正式发布，并自2020年3月1日起正式实施。

4) 国际标准化组织(ISO)国际标准《竹缠绕复合管》的编制工作。利用国际标准化组织竹藤技术委员会(ISO BR-TC)设在中国的优势，积极推动“竹复合管”标准升级ISO标准，实现我国竹藤标准国际化新突破。2018年9月7日，在埃塞俄比亚首都亚的斯亚贝巴举行的ISO/TC 296会议上，关于竹缠绕复合管ISO国际标准立项的提议得到了全体与会代表的支持，会议决议将针对立项成立专门工作组。

5) 国家林业行业标准《竹缠绕管廊》(LY/T 3202―2020)，由国家林草局于2020年3月30日正式颁布，实施日期为2020年10月1日。该标准的制定对于构建竹缠绕管廊质量保障体系，促进竹缠绕管廊产业健康、有序、可持续发展具有重要作用。

3.4 国际合作与推广

以竹资源为基材的竹缠绕复合材料，在资源获取、材料加工、产品制造、产品运输、产品安装方面均以低能耗为目标。在“南南合作”和“一带一路”倡议中，通过输出技术和装备，利用当地的竹资源和劳动力生产大量工程产品，可为支援当地经济社会发展、实现区域经济绿色增长、推动全球生态文明建设发挥重大作用[11]。

3.4.1 与国际组织密切合作

2016年12月14日，国家林业局竹缠绕复合材料工程技术研究中心(ERCBWC)与国际竹藤组织(INBAR)在北京签署合作备忘录及战略合作协议。双方将设立专项资金共同开展与竹子特别是竹缠绕复合材料有关的开发、示范、培训与交流活动。之后，双方密切合作，促进INBAR成员国的竹资源开发利用，使竹缠绕复合材料更好地服务于这些国家。

3.4.2 融入南南合作和“一带一路”倡议

2017年9月20日，国际竹缠绕产业创新联盟与菲律宾众议院签署《菲律宾众议院与国际竹缠绕创新联盟合作意向书》，加快了竹缠绕复合材料技术走出国门的步伐，并推动该技术作为重要战略技术在菲律宾乃至“一带一路”沿线国家的推广应用。2018年6月28日，菲律宾国会议员辛西娅·薇娅女士率菲律宾代表团专程到访ERCBWC，希望竹缠绕复合材料早日在菲律宾应用。

2018年2月6日，中国高科技产业化研究会成果转化协作工作委员会、国家林业局竹缠绕复合材料工程技术研究中心与尼泊尔国家工程建设有限公司、尼泊尔中国商会，在尼泊尔前总理、尼泊尔共产党(联合马列)资深领导人贾拉·纳特·卡纳尔先生的见证下签署了竹缠绕复合材料项目合作备忘录，双方约定将竹缠绕项目上升到“一带一路”国家战略层面的合作事项。将在尼泊尔落地竹缠绕项目，中方负责项目整体规划、技术与设备输出、标准制定及人员培训等，尼方负责工厂整体规划、土地购置、厂房建设与完备手续、日常经营等。此次与尼泊尔合作备忘录的签署，标志着竹缠绕在国际化进程中迈出了坚实的一步，也是整个竹缠绕产业发展的一个新里程。随后，中尼双方就项目落实工作进行了多次沟通。

2018年6月26日，在“竹缠绕(北京)论坛——绿色创新技术助力南南合作”上，缅甸芒秀开发发展总公司、缅甸联邦“一带一路”信息综合实施协会与ERCBWC、中铁十八局共同签订了竹缠绕复合材料制造项目，推动与缅甸的合作。

3.4.3 加强国际交流与宣传

积极利用国际重要会议和各种国际重要场合宣传竹缠绕复合材料技术。技术发明人叶柃先生多次在全球科技创新大会、全球景观论坛、联合国气候变化大会以及联合国机构主办的各类论坛上做专题报告，向世界全方位展示竹缠绕复合材料产业发展的历程、技术优势和取得的成果。

2018年6月，在北京召开的首届世界竹藤大会上，全国政协环资委副主任、国际竹藤组织董事会主席、国际竹藤中心主任、国际木材科学院院士江泽慧教授在主旨发言中向全世界介绍了竹缠绕复合材料新技术；同时，大会专门设置了“竹缠绕专题会议”，与参会的国际嘉宾分享了竹缠绕复合材料产业在精准扶贫、“一带一路”、节能减排等方面的潜力和前景，以期推动竹缠绕技术尽快服务于社会，造福人类。

3.4.4 参与国际培训

国家林草局竹缠绕复合材料工程技术研究中心多次参与由中国商务部主办、国际竹藤中心承办面向全球的国际竹产业发展研修班，向来自世界各地特别是发展中国家的学员宣传介绍竹缠绕复合材料。目前，已有30多个国家200多位从事林业、农业、科技、标准、自然资源与环境领域相关的高级官员前来学习参观。

4 竹缠绕复合材料前景展望

随着全球环境问题日益突出，绿色可持续发展理念已深入人心，全球经济正朝着低碳经济转型。在此背景下，作为一种新型生物质材料，竹缠绕复合材料及其技术有着巨大市场潜力和广阔的发展前景。

1) 产品与技术先进，规模效益显著。竹缠绕复合材料及其技术能充分利用竹资源和劳动力，有效解决传统竹产业加工制造的分散、技术粗放、高耗能、附加值低、牺牲环境、徒耗资源等诸多弊端，引领产业向集约型、低能耗、高附加值、智能化方向转型，形成规模效益。

2) 应用领域广泛，竞争优势明显。作为生物基础材料，可应用于经济发展的诸多领域。同时，竹缠绕复合材料及其技术拥有独立完整的自主知识产权，产业发展在关注质量、标准、品牌、技术的同时，尤其重视优化产业组织，提高大企业素质，在市场准入、要素配置等方面创造条件，使得竹缠绕技术产业相关企业拥有核心竞争力，更利于参与市场公平竞争。

3) 高效利用竹资源，低碳节能，符合绿色发展理念。全球每年约有4亿t闲置竹资源，如果全部用于竹缠绕复合材料产业，可产出竹缠绕产品约1.5亿t，产业总产值约4 000亿美元。替代钢材、水泥、塑料等传统高能耗、高排放材料，粗略计算可以实现节能超过4亿t标准煤，CO2减排超过10亿t。

4) 增加就业，助力全球减贫目标的实现。竹缠绕复合材料产业涉及竹林培育、竹材加工、竹缠绕复合材料产品生产等诸多环节，可提供大量的就业岗位。在竹林培育环节，可以带动全球8 000万农户就业，户均增收600美元；在竹材加工环节，将竹资源进行加工生产出6 000万t竹原材料，按照人均年收入4 500美元计算，可以解决900万农村劳动力就业；在产品生产环节，生产1.5亿t竹缠绕产品，可以提供就业岗位145万个，人均年收入可达到9 000美元。

总之，竹缠绕复合材料将成为继钢材、水泥、金属、塑料、木材等基础性材料后的又一种新型生物基复合材料。在竹缠绕技术产业发展的引领下，未来竹缠绕技术产业将达到万亿规模，成为中国经济发展的新引擎。竹缠绕复合材料技术的推广应用，将为人类的可持续发展、为地球的绿水青山做出巨大贡献。