近日，我校材料科学与工程学院韩广萍教授团队关于竹子的一篇综述文章“Engineering bamboo as a multiscale platform for carbon-negative materials”登上Nature Reviews Materials（影响因子83.3，五年影响因子110.4），创我校历年发表论文影响因子新高。此前团队在前期“十三五”国家重大研发计划研究任务、国家自然科学基金等项目研究成果基础之上，已先后在国际著名期刊Nature Communications、Advanced Functional Materials、Composites Part B等发表竹材研究系列论文。
论文发表于《Nature Reviews Materials》
面对全球气候变化与资源约束加剧，如何将可再生生物质转化为兼具高性能、长寿命和高碳储存的材料，已成为材料科学领域的重要议题。竹子生长迅速、生物质生产力高，能够将光合作用固定的碳储存在材料和产品中。文章指出，竹材的碳减排效益并非由可再生属性自动决定，而取决于加工能耗、产品耐久性、材料替代、级联利用及终端处置等全生命周期因素。
文章将竹材定位为一种跨尺度工程材料设计平台，系统梳理了竹材从分子组成、细胞壁结构、组织分布到竹秆宏观形态的层级结构，阐明了不同尺度结构对力学承载、物质传输、化学可及性、加工响应和碳保持能力的影响。研究进一步提出化学设计、结构设计和系统设计三个相互耦合的设计空间，并建立细胞壁内、外改性策略的分类框架，揭示了键选择性化学、可控水合作用和结构重构在竹材高值化利用中的关键作用。
竹材作为一种多尺度材料平台
基于上述框架，文章总结了如何将竹材转化为涵盖工程结构竹制品、功能层合板/膜、竹纤维体系及纳米构建块等多维度的工程材料。文章指出，随着竹材解构程度不断加深，其结构可及性和功能设计自由度通常得到提升，但加工能耗、化学品投入、分离纯化及干燥负担也会相应增加。因此，竹基材料设计不宜片面追求更小的结构尺度，而应围绕目标功能与使用寿命，在性能提升与加工强度之间寻求平衡，优先选择能够以较低资源和能源投入实现预期功能的技术路线。
竹材的结构改性策略
在生命周期与产业层面，文章构建了贯通可及性、反应性与碳持久性的分析框架，强调竹材的快速生长和可再生属性并不等同于竹基产品天然具有负碳效应。竹基材料的气候效益必须建立在统一的功能单位、系统边界和评价周期之上，综合考虑原料获取、加工制造、能源与化学品投入、运输、使用维护、材料替代、循环利用及寿命终结等全过程影响。只有当产品储存的生物源碳和替代高碳材料所产生的减排效益超过全生命周期温室气体排放时，才能形成可信的负碳判断。基于此，文章提出应优先发展长寿命、高附加值竹基产品，推进竹资源级联利用、低碳加工和循环回收，同时完善产品标准、认证体系及监测、报告与核查机制，使竹产业的规模化发展与实际减排效益同步提升。
竹产业价值链与气候效应之间的双向关联
该综述从材料科学、林业工程和生命周期碳管理等维度，建立了竹材作为碳意识材料的研究框架，明确了竹材由天然生物质资源向高性能、低碳和可循环材料平台转变的关键科学问题与技术路径，为竹资源高值化利用、绿色材料创新及竹产业低碳转型提供了新的研究思路，也体现了学校林业工程与材料学科交叉融合、服务“双碳”目标和生态文明建设的学科特色。
我校材料科学与工程学院博士研究生白天为论文第一作者，韩广萍教授、武汉大学陈朝吉教授和加拿大英属哥伦比亚大学Orlando J. Rojas教授为共同通讯作者，东北林业大学为第一署名单位。
原文链接：https://doi.org/10.1038/s41578-026-00943-1
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