基本信息
- 项目名称：
- 不霉不蛀黑竹改性技术
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本项目采用纳米光触媒改性技术，深入研究竹材烟熏改性机理，在纳米水平上揭示黑竹表面超疏水的本质，在分子水平上解析黑竹抗菌驱虫的功效，揭示了黑竹品质、理化性能、光触媒改性工艺与烟熏工艺间的关系，确定了不同功能黑竹的最佳生产工艺。首次攻克了竹制品发霉、虫蛀、开裂、变形的技术难题，最终形成不霉不蛀黑竹改性技术。
- 详细介绍：
- 竹材是世界著名的速生丰产植物之一，也是热带和亚热带地区首选的速生造林植物之一。由于竹材表面、竹木质部内部存在较多天然杂质，如油质、蜡质、色素及杂菌等，易引起霉变、虫蛀。在储存和产品使用中常出现霉变、虫蛀，每年因腐朽、虫蛀而损失的竹材约占全世界竹材产量的10％。为解决这一难题，本作品系统地研究了不同烟熏条件下竹材密度、成分、结构、界面、材色等理化性质，揭示了黑竹品质、理化性能、光触媒改性工艺与烟熏工艺间的关系，确定了不同功能黑竹的最佳生产工艺。首次攻克了竹制品发霉、虫蛀、开裂、变形的技术难题，研制出新型环境友好的黑竹制造关键技术。同时，采用固体微萃取-气相色谱-质谱分析黑竹的挥发物成分，揭示了黑竹具有延年益寿的功效。通过技术开发与推广，使黑竹产品走进千家万户，引领了中国竹材产业的发展，形成了我国竹材加工的新兴产业，产生显著的经济、社会和生态效益，对增加农民收入、构建两型社会和建设社会主义新农村都具有非常重要的意义
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品目的： 本作品系统地研究了不同烟熏条件下竹材密度、成分、结构、界面、材色等理化性质，揭示了黑竹品质、理化性能、光触媒改性工艺与烟熏工艺间的关系，确定了不同功能黑竹的最佳生产工艺。首次攻克了竹制品发霉、虫蛀、开裂、变形的技术难题，研制出新型环境友好的黑竹制造关键技术。 基本思路： 采用纳米光触媒改性竹材，深入研究竹材烟熏改性机理，在纳米水平上揭示黑竹表面超疏水的本质，在分子水平上解析黑竹抗菌驱虫的功效，揭示了黑竹品质、理化性能、光触媒改性工艺与烟熏工艺间的关系，确定了不同功能黑竹的最佳生产工艺。首次攻克了竹制品发霉、虫蛀、开裂、变形的技术难题，最终形成不霉不蛀黑竹改性技术。 创新点： （1）揭示了黑竹烟熏条件与理化性能的关系，首次研制出环境友好型黑竹制造技术。（2）发现了黑竹具有特殊孔隙结构，为开发黑竹不同功能产品提供了理论依据。（3）解析了黑竹挥发物化学成分，为黑竹制品净化空气功能提供了科学证据。 技术关键： 烟熏环境中，竹材成分、结构的在线检测与分析，实施精确控制。 主要技术指标： 黑竹具有清香、不霉、防腐防虫、耐水抗潮等优良特性，无甲醛释放；防腐等级达到美国标准ASTM D3345-74（1999）最高级别10 级，防虫等级达到欧盟标准EN 117（2006）最高级别0 级，天然耐久性达到美国标准ASTM D5824-98 最高级别1 级；物理力学性能超过未处理材。
科学性、先进性
- 本作品综合运用傅立叶变换红外光谱仪、红外辐射测量仪、X-射线光电子能谱仪、X-射线衍射议、电子顺磁共振测试仪、拉曼光谱测试仪、扫描电子显微镜等技术手段系统地研究了不同烟熏条件下竹材密度、成分、结构、界面、材色等理化性质，揭示了黑竹品质、理化性能、光触媒改性工艺与烟熏工艺间的关系，确定了不同功能黑竹的最佳生产工艺，在分子水平上解析黑竹抗菌驱虫的功效，首次攻克了竹制品发霉、虫蛀、开裂、变形的技术难题，研制出新型环境友好的黑竹制造关键技术。
获奖情况及鉴定结果
- 1.以本项目研究成果为核心支撑材料获2010年湖南省科技进步三等奖1项：“竹材利用关键技术研究与应用”。证书号：20104250-J3-131-R02 2.获得第九届“挑战杯”湖南省大学生课外学术科技作品竞赛特等奖 3.获得第七届“挑战杯”校级课外学术作品竞赛一等奖
作品所处阶段
- 已经规模化生产；产业化推广应用。
技术转让方式
- 有偿转让与无偿服务相结合
作品可展示的形式
- 实物、产品 、图片 、 样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本作品技术经过孵化后，陆续在江西九木堂实业有限公司、成都新红鹰家具有限公司、江西华强竹业有限公司进行推广，近三年新增产值149609.1万元，新增利润85072.3万元，新增税收15079.4万元，创收外汇14454.6万美元，解决近3000人就业，带动了竹农、经销商等近5 万人就业，取得了巨大的经济和社会效益，有力地推动和促进当地竹材产业的快速健康发展。如果本作品的研究成果能在全国得到推广应用，只要采用本作品技术用于生产的竹材资源达10％时，即可实现工业产值约520亿元，增收约189亿元。不仅直接增加林农收入，而且有利于社会主义新农村的建设，维持生态平衡，是全面落实科学发展观的具体体现。因此，本作品的成果具有很强的市场价值和良好的推广应用前景。本作品技术已在湖南、江西、四川等省大量推广应用，有效地促进竹材加工企业的持续健康发展，产生了良好的经济、生态效益。同时作品的推广实施，还吸收转移了大量农村剩余劳动力，对加快农村经济发展，实现农业增效、农民增收等起到积极作用。
同类课题研究水平概述
- 通过近几年的技术开发与推广，使黑竹产品走进千家万户，引领了中国竹材产业的发展，形成了我国竹材加工的新兴产业，产生显著的经济、社会和生态效益，对增加农民收入、构建两型社会和建设社会主义新农村都具有非常重要的意义。 国内外黑竹研究和生产刚刚起步，缺乏对黑竹制造的关键技术、产品质量的影响因素以及各种功能的作用机理等方面的深入、系统研究。本作品率先系统地研究了不同烟熏条件下竹材密度、成分、结构、界面、材色等理化性质，揭示了黑竹品质、理化性能、光触媒改性工艺与烟熏工艺间的关系，确定了不同功能黑竹的最佳生产工艺。首次攻克了竹制品发霉、虫蛀、开裂、变形的技术难题，研制出新型环境友好的不霉不蛀黑竹改性技术。同时，采用固体微萃取-气相色谱-质谱分析黑竹的挥发物成分，揭示了黑竹具有延年益寿的功效。 综合运用红外辐射测量仪、X-射线光电子能谱仪、X-射线衍射议、电子顺磁共振测试仪、拉曼光谱测试仪、扫描电子显微镜等技术手段研究了黑竹的官能团、结晶状态、微观结构，确定了黑竹的微观结构与功能之间的关系，首次发现了黑竹的孔隙结构形状类似于由五元环和六元环所组成的洋葱状富勒烯和展开的碳纳米管结构，并揭示了黑竹产生远红外、负离子、吸附和屏蔽电磁波作用机理。 黑竹具有清香、不霉、防腐防虫、耐水抗潮等优良特性，无甲醛释放；防腐等级、防虫等级、天然耐久性达到中国、欧盟、美国的标准最高级别；物理力学性能超过未处理材。 本作品申请国家专利12项，授权发明专利2项和实用新型专利1项，发表EI收录论文8篇；获得国家林业局认定科技成果1项，荣获第九届“挑战杯”湖南省大学生课外学术科技作品竞赛特等奖、湖南省科技进步三等奖等3项。 本作品研究成果已在10多家企业应用，建成20多条生产线，产品出口美国、欧盟、日本等地，国内销售遍及20多个省市。在技术推广的企业中，仅三家主要应用企业近三年共新增产值149609.1万元，新增总利润85072.3万元，新增税收15079.4万元，创收外汇14454.6万美元，解决近3000人就业，带动就业近5万人，创造了重大的经济效益和社会效益。 本作品技术思路独特，方法新颖，技术上具有重大创新，是国内外首创的重大技术发明，总体技术水平及技术经济指标达到国际领先水平，并已实现大规模生产与推广应用。本作品技术发明推动竹材加工行业科技进步作用巨大，应用前景广阔。
