轻质结构材料在建筑和汽车应用中至关重要。在过去的几个世纪里，人们在开发坚固的结构材料方面已经取得了巨大的成就，例如钢、混凝土和石油基复合材料等。然而，这些材料中的大多数要么太重，要么成本太高，要么不可再生。因此，开发具有高机械强度的生物源复合材料以代替传统结构材料至关重要。
有鉴于此，马里兰大学胡良兵教授报道了一种由竹子经两步制备工艺（包括部分脱木素和微波加热）而制得的坚固、轻质的生物基结构材料。
文章要点：
1）部分脱木素是微波加热之前的一个关键步骤，可以使竹子的细胞壁更柔软，暴露出更多的纤维素纳米纤维，从而通过热驱动收缩使竹结构更致密。此外，微波加热作为一种快速、均匀的加热方法，可以将水从竹材结构中挤出，但不会破坏竹材结构的完整性，即使在竹材体积大幅度减少28.9%的情况下也没有任何影响。
2）与天然竹相比，微波加热脱木素竹的抗拉强度提高近2倍，韧性提高3.2倍，弯曲强度提高2倍，具有优异的力学性能。此外，改性竹结构的比拉伸强度达到560 MPa cm3 g-1，鉴于其密度较低（1.0 g cm-3），表现优于普通结构材料，例如钢、金属合金和石油基复合材料。
总而言之，优良的机械性能加上竹子资源丰富、可再生和可持续的特点，以及快速、可扩展的制造工艺，使得这种强大的微波处理竹结构对轻质、节能的工程应用具有极大吸引力。
Chaoji Chen, et al, Rapid Processing of Whole Bamboo with Exposed, Aligned Nanofibrils Toward a High-Performance Structural Material, ACS Nano, 2020
DOI: 10.1021/acsnano.9b08747
https://doi.org/10.1021/acsnano.9b08747
