耐水防潮还防蛀!华农这项突破,太适合广东了…

政务   2024-11-21 21:31   广东  
木屑、废塑料等看似无用的

“边角料”

也能变成能源材料家族的

“小骄傲”?

近日
由华农王清文教授领衔
生物质工程研究院、材料与能源学院
单位研究人员组成的团队
合力研发的
木塑复合材料关键技术相关项目
荣获广东省技术发明奖一等奖
实现学校在该类奖项零的突破


该项发明凝结了团队
20多年的集体智慧与汗水
木塑复合材料技术同时也是
生物基技术的重要应用与发展方向
木屑废塑料“蝶变”栋梁材
而且制备过程低成本又环保
究竟是怎么做到的?

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塑料与木质纤维
复合成高性能建材

在华南农业大学王清文教授的办公室内,记者见到了各种颜色和结构的地板、墙板、立柱等建材。这些建材并非常见的实木、高密度板或金属,而是由木塑复合材料(以下简称木塑)制成。

王清文介绍,木塑是一类以热塑性塑料(PE、PP、PVC等)为基体,以木质纤维(木/竹材加工剩余物、农作物秸秆等)为填充增强材料,通过熔融复合、挤压成型(挤出、注塑、模压)而制备的复合材料,是农林生物质资源和废旧塑料大规模高效利用的重要途径,也是一类综合性能突出而且生态和经济效益显著的环境友好材料。

从科学原理上讲,热塑性塑料通过加热可以把细碎的木质纤维包覆起来,并可以制作成各种形状和大小的建材,其中的木质纤维又可以提高建材整体的强度和硬度。

团队负责人王清文教授


20多年攻克木塑两大缺点

传统木塑有两个缺点,一是材料强度不够,比较脆,容易蠕变;另一点是不防火,耐候性不佳。但经过王清文团队20多年的技术攻关,这两大缺点如今已被成功克服。

获得技术发明奖,王清文团队的创新之处是在动态界面流变理论创新的基础上,利用多元复合、协同增效策略,不同组元优势互补,最终突破了传统木塑易蠕变脆断等技术瓶颈,创建了轻质高强、多功能、节能高效的木塑制造新技术,实现了农林生物质小材大用、劣材优用、循环利用。

同时,这类木塑材料的所有原料,不仅不含甲醛,也没有芳烃类物质,并且不含重金属,因此不用担心木塑建材的环保问题。


落地转化
中国木塑产量已近500万吨

王清文介绍,团队此次获奖的重要原因,正是技术转化落地后产生的重大正面影响。2023年,全中国木塑材料产量已近500万吨,团队技术对该产业的发展贡献度非常高。

团队从2000年开始研究木塑复合材料技术。当时,王清文来到木塑技术的发源地美国学习。2006年,正当美国学者已觉得木塑技术的缺陷难以攻克选择放弃时,王清文却在相关技术上实现了突破。


“我们自己的技术出来后便开始指导企业。2012年,我们就以此技术拿到了国家科技进步奖二等奖。那时,全中国的木塑产量就已达到30万吨。从2011年到2023年,我们进一步改良技术,并不断做技术的推广。与此同时,全国木塑产量从30万吨增长到近500万吨,速度非常快。在我国,每年有几亿吨的木材下脚料、竹材、秸秆等生物质资源可以利用,还有大量可再生塑料可以使用。在环保越来越受到重视的当下,很多地方政府和企业都很希望我们的技术能进行转化落地。”王清文介绍。

据悉,目前国内使用王清文相关木塑技术的企业已有数十家,其中还有两家公司是上市企业。未来,王清文希望上市企业能够进一步形成引领带动作用,带动整个木塑行业更快地发展。


不断提升

尝试开发木塑的新应用场景


王清文介绍,木塑材料的制作是一项重要的生物基技术应用。

生物基是指利用可再生生物质如秸秆、竹木粉、动物皮毛废弃物等,通过生物、化学、物理等手段制造的一类新型物质。主要包括生物基燃料、生物基塑料、生物基平台化合物、生物质功能高分子、功能糖产品、木基工程材料、皮革基服役材料等产品,具有绿色、环境友好、原料可再生以及可生物降解的特性。

“总的来说,生物基主要有两大应用方向,一是能源,二是材料。”

目前,王清文团队还在不断提升木塑材料的指标性能和各项技术,并尝试开发木塑的新应用场景,“我们目前正在尝试用生物质材料制作风力发电机的风电叶片,以应用于绿色能源产业。”

在华农,木塑材料已有专门的中试车间,可以制成各类成品向厂家展示,而学生们也可以来到中试车间开展生产实践。

木塑建材原材料


“新版本”木塑有这些优点

绿色低碳:木塑属于典型的生态建材,在生产过程中,可以大量使用大宗固废,木、竹、秸秆、废旧塑料等,为固废的循环利用找到一条重要出路,是破解环境污染“顽疾”、助力“双碳”目标实现、变废为宝的有力手段。

轻质高强:综合物理力学性能优良。经过团队全新技术制造的木塑材料,其强度和韧性都非常不错,不仅可以做地板,甚至可以做柱子、房梁等承重材料,因此完全可以用木塑材料盖一座“木屋”甚至是三层小别墅。

材料耐候性好:具有耐水、防潮、耐腐、防蛀等优势,在景区公园,使用木塑材料盖亭台楼阁,不仅可以保留中式美学的木质美感,也不用担心虫蛀、腐朽等问题。“木塑材料中,塑料将木质纤维包覆起来,塑料能阻挡微生物的孢子传播,这就实现了物理上的防潮、防腐。”

材料可循环利用:木塑材料可以实现20年免维护,20年以后,材料可以重新破碎造粒循环再利用,“我们在实验室模拟的结果显示,木塑材料循环了7次之后,强度损失仍不超过15%,也就是说,其85%的性能能够保留。”

生产成本低:木塑材料在生产成本上已低于实木材料,并且不会像实木地板那样容易开裂腐朽。因此,未来在消费者的接受度逐渐培养起来后,有望占据更大的建材市场份额。


王清文带领团队研发的
这项木塑复合材料技术
能有效缓解塑料污染和材料浪费
节约并高效利用生物质资源
不仅实现了相关技术发明领域的重要突破
还推动了我国低碳木塑产业的发展
这也是无数广东学者
开拓创新、锐意进取的生动缩影
科技创新是推动高质量发展的核心驱动力
再次祝贺获奖团队
期待未来取得更多成果!




来源:广州日报(作者:武威 陈忧子 廖黎明)、华南农业大学

编辑:白


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