竹子中心在柔性光转换透明竹薄膜研究方面取得重要突破

图1：PTB在促进植物生长领域应用与效果

图2：PTB制备工艺流程图

近日，竹子中心竹木高效加工团队在柔性光转换透明竹薄膜研究方面取得重要突破。研究团队以0.2~0.4mm厚旋切或刨切薄竹为原料，通过“转光剂-竹纤维骨架-树脂”多级复合策略，构筑兼具光转换与可生物降解特性的柔性光转换透明竹薄膜（PTB），为智能温室提供了生物基光调控方案。研究成果以“Biomass-Derived Transparent Bamboo Composite Films with Europium-Based Photoconversion for Energy-Efficient Smart Agriculture”为题在材料科学领域一区Top期刊《Energy & Environmental Materials》（IF=14.1）上发表。竹子中心2023级博士研究生徐丹丹为论文第一作者，竹子中心何盛副研究员和南京林业大学冷魏祺副教授为论文通讯作者。

在现代农业中，光转换农膜作为一种新型的农业用膜，可以通过调控太阳光谱有效提升作物光合效率。但传统农膜90%以上依赖不可降解的石油基聚乙烯，长期使用导致土壤微塑料污染；同时，主流光转换材料存在光转换剂易迁移失效、力学性能不足、热稳定性差等问题，难以满足农业薄膜对透光性与机械强度的双重需求。针对上述瓶颈，本研究开发了一种基于天然竹材的光-力协同功能材料——柔性光转换透明竹薄膜。以0.2~0.4mm厚旋切或刨切薄竹为基底，经脱木质素处理形成多孔结构，将高效转光剂Eu(hfa)₃(TPPO)₂渗入竹材多级孔隙网络结构，再经环氧树脂复合固化，实现了转光剂的原位稳定固载。该工艺解决了传统涂覆方式存在的转光剂迁移问题，同时充分发挥竹材的力学优势。所得PTB薄膜展现出86.3%的高透明度，其核心功能在于精准捕获植物生长有害的紫外光，并将其高效转化为可促进光合作用的红光，显著拓展了光合有效辐射范围。

PTB在光学与力学性能上实现了双重突破：一方面具备优异的光谱调控能力，另一方面抗拉强度高达100.5 MPa，远超传统PE农膜（约20 MPa）及多数生物基薄膜，并具有突出的热稳定性。拟南芥生长实验验证了其农业应用价值：覆盖PTB的植株最大光化学效率（Fv/Fm）显著提升，生物量指标明显升高：叶片数量增加28.6%，鲜重与干重分别增长108.6%和118.2%。充分证明其通过紫外-红光转化机制有效优化了光合作用进程。所开发的PTB薄膜不仅为智能温室提供了生物基光调控方案，更开辟了“以竹代塑”的新路径，对推进竹材高附加值利用和可持续农业发展具有重要意义。

该研究工作得到了中国林科院院基金面上项目、浙江省自然科学基金等项目资助。