福建農(nóng)林大學材料工程學院發(fā)布重磅成果

  行業(yè)動態(tài)     |      2025-06-07 12:36

  long8平臺使用教程外賣食物的餐盒不再是傳統(tǒng)石化基塑料,而是散發(fā)著植物清香的秸稈變身而成;家里裝修使用的材料不再是很難處理的合成板材,而是用完就能“重回土地”的麥稈等壓縮而成

  近日,福建農(nóng)林大學材料工程學院帥李教授團隊在《科學進展》(Science Advances)發(fā)布重磅成果,成功將玉米秸稈、稻草等農(nóng)業(yè)剩余物重組制備可模壓的復合材料。

福建農(nóng)林大學材料工程學院發(fā)布重磅成果(圖1)

  現(xiàn)代生活高度依賴塑料制品,但傳統(tǒng)石化基塑料通常不可生物降解且難以化學回收,由此產(chǎn)生的微塑料會對環(huán)境和人體健康造成潛在威脅。同時,大量亟待處理的農(nóng)業(yè)剩余物,也對技術、成本等提出了更高的要求。

  帥李教授團隊獨辟蹊徑,讓秸稈通過“細胞壁重組技術”重獲新生:首先,進行毫米級粉碎,秸稈被篩分至粉末狀粗細(0.12毫米0.18毫米);隨后,通過預處理破壞秸稈的細胞壁結構,釋放纖維素“鋼筋骨架”;繼而,進行精準提純,把處理后的農(nóng)業(yè)剩余物放在水里,過濾去除水溶性組分并保留其中的纖維素和木質(zhì)素(自然界最堅韌的天然膠);最后,進行模壓熱壓,在160℃200℃下模壓成型,木質(zhì)素與纖維素通過CC鍵“焊接”,形成致密結構的纖維素增強木質(zhì)素(CRL)復合材料。

  “這相當于上演了一場田間垃圾變形記?!睅浝罱淌诮榻B,這樣得到的復合材料展現(xiàn)出優(yōu)異的機械性能與熱穩(wěn)定性,并兼具防水、耐磨和阻燃等特性。

  但該研究的意義遠不止于此,該成果還為低價值農(nóng)林廢棄物轉(zhuǎn)化制備環(huán)境友好型可降解的代塑復合材料提供了新思路。

  “想象未來的房子裝修墻面是麥稈壓制的阻燃板材,家具是速生木材重組制備的環(huán)保家具,報廢后全部溶解成肥料?!睅浝畋硎荆眠@個研究成果,未來還可研發(fā)出泡不爛的秸稈杯、燒不著的快遞箱等。

  在帥李教授團隊的實驗室里,一系列產(chǎn)品對比實驗顛覆人們的認知:在強度實驗中,1厘米厚的CRL板材可承重至少80公斤不變形;在耐水測試中,CRL板材在水中浸泡24小時后,厚度膨脹率僅1.7%,而普通密度板厚度膨脹率超過40%;在安全驗證中,未添加阻燃劑的CRL材料遇明火10秒自熄,極限氧指數(shù)達22.2%,超越國標阻燃門檻;在循環(huán)實驗中,廢棄CRL制品在堿性溶液中6小時分解為糊狀物,可直接用于生產(chǎn)沼氣或有機肥。

  更令人驚嘆的是該材料的環(huán)境友好性,其甲醛釋放量僅0.07 mg/L,比嬰兒級家具標準還低85%。

  目前,該團隊已用該材料制造出“零甲醛”U盤外殼、充電插頭外殼、水杯、兒童拼圖玩具等。

  記者觀察到,這些產(chǎn)品觸感溫潤而堅實,不同于普通塑料的冰冷或單薄,表面色澤多為柔和的米白、淺棕或原木色,散發(fā)著淡淡的類似干燥麥稈或草木的清新自然氣息,完全聞不到任何化學制品或新塑料的刺鼻氣味。

  “會消失”的外賣生態(tài):CRL餐盒的成本與塑料持平,用完埋入土中,30天降解為腐殖質(zhì)。

  碳中和快遞體系:內(nèi)置芯片的可循環(huán)CRL快遞箱,可追蹤使用次數(shù),破損后回收再造。

  臨時建筑革命:CRL框架的應急救援帳篷,災后拆除粉碎,直接撒入農(nóng)田改良土壤。

  據(jù)了解,該成果有望在不久的未來完成中試、大試等多重測試。論文第一作者龔正剛介紹,如果每噸秸稈可轉(zhuǎn)化為0.5噸CRL復合材料,用玉米秸稈制備CRL復合材料的成本可低至約3000元/噸,低于傳統(tǒng)纖維或粉末增強的通用塑料和工程塑料。更關鍵的是,其生產(chǎn)過程簡單、直接,無需增加額外的改性步驟或添加膠黏劑。

  “這項技術重新定義了可持續(xù)材料的邊界?!毕嚓P領域的專家評論道,“它不再是降解速度追趕污染速度的補救方案,而是從源頭重構廢棄物高值材料生態(tài)養(yǎng)分的永續(xù)循環(huán)?!保ㄓ浾?梁凱鴻/文 石美祥/攝)

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