中科院院士俞书宏:生物质基材料是后石油时代的关键新材料
发布时间:2022-08-12 01:35:15 来源:亚娱棋牌大厅官方版 作者:亚娱棋牌官网版

  “人类社会发展的核心动力(之一)就是材料创新,在每一个时代都有新材料出现。”7月5日,在深圳举办的第八届全球深商大会暨光明科学城大会上,中国科学院院士、南方科技大学讲席教授俞书宏在 “工业制造 材料先行”的演讲中如是称。

  俞书宏表示,古时候从石器时代一直发展到铁器时代,而在现代各个高科技领域也都会运用到新材料的创新。比如,现在的高分子、合金、半导体、碳材料、新型复材等等新材料,被广泛地应用于计算机、环保、航天航空、新能源等领域。

  因此,俞书宏认为,新材料是现代科学技术发展的物质基础。新材料产业技术壁垒高、研发难度大,而且依赖产业链上下游企业的紧密合作。

  他以塑料材料为例,介绍了其研究团队在该领域的研究进展。塑料行业带来的污染问题非常普遍,世界上的海洋现在可以说没有一个角落是干净的。现在的海水都是被微塑料污染的,其大小尺寸是微米级和纳米级的,用肉眼根本看不见。表面上看海水很蓝,但其实已经被污染了。此外,微塑料还进入了全球的循环系统,包括河流、大气、土壤等。

  2022年6月份,国际冰冻圈顶级期刊The Cryosphere(Cryosphere:冰冻圈)发布的最新研究显示,在南极降雪中首次发现了微塑料。并且在南极的空气中,微塑料的污染也越来越普遍。

  俞书宏表示,人类从农业文明发展到工业文明,而塑料是工业文明的产物。塑料的原材料是煤和石油,但煤和石油总有一天会用完。

  “所以说我们要思考,后石油时代我们应该用什么样的材料?而农业只要有光合作用它就一直在长,包括窗外的灌木,你把它砍掉之后它还在长,所以说是取之不尽用之不竭的。”俞书宏说。

  所以,俞书宏认为,基于可再生生物质原料创制后塑料时代新材料,是解决塑料污染的关键途径。俞书宏的实验室在近十年的时间里,一直在研究如何运用化学方法和设计,通过生物质来创造新材料。

  比如,他们实验室首创了生物质纳米纤维快速分离的方法。纤维素在蔬菜中的含量非常多,难点在于如何实现快速大量的提取。据其介绍,其实验室已经可以实现一个小时生产几吨的高品质纳米纤维素。另外,纸张的原料主要也是植物纤维,如果用俞书宏团队的技术,可以把一张A4纸变成很多张纳米尺度的A4纸。

  “我们现在的技术就是把一根纤维变成上万上亿根的纳米纤维。而且这个纸张用完之后放在土壤里面,三周之后会自动的被土壤里的细菌给消化掉。”俞书宏称。

  同时,和聚丙烯塑料相比,他们研发的材料能够耐受很高的温度区域。零上200到零下200

  摄氏度,他们的材料几乎不膨胀。现在很难找到这样的材料,随着温度变化不发生膨胀。因此,俞书宏认为他们的材料有希望往高端领域发展,比如提升电子器件对温度和环境的耐受性。

  另外,生物质基做成的环保包装材料,其力学性能和阻隔性能远远优于传统商用食品包装薄膜,成本也低于现有的可降解包装膜,是石油基塑料食品包装材料的完美替代品。而且,纳米纤维基制成的仿生结构材料,其力学与热学性能也远优于工程塑料。

  俞书宏称,未来这种高性能的材料可以广泛应用于生物医疗、航空航天、军工国防等领域。