福建农林大学材料工程学院发布重磅成果

福建农林大学材料工程学院发布重磅成果

玉米秸秆稻草变身“超级塑料”

工作人员展示“零甲醛”U盘外壳、充电插头外壳。

外卖食物的餐盒不再是传统石化基塑料，而是散发着植物清香的秸秆变身而成；家里装修使用的材料不再是很难处理的合成板材，而是用完就能“重回土地”的麦秆等压缩而成……近日，福建农林大学材料工程学院帅李教授团队在《科学进展》（Science Advances）发布重磅成果，成功将玉米秸秆、稻草等农业剩余物重组制备可模压的复合材料。

魔法重组

植物秸秆

变身“超级塑料”

现代生活高度依赖塑料制品，但传统石化基塑料通常不可生物降解且难以化学回收，由此产生的微塑料会对环境和人体健康造成潜在威胁。同时，大量亟待处理的农业剩余物，也对技术、成本等提出了更高的要求。

有什么办法既能有效处理农业剩余物，又能把它们变成有用之物而重新利用？

帅李教授团队独辟蹊径，让秸秆通过“细胞壁重组技术”重获新生：首先，进行毫米级粉碎，秸秆被筛分至粉末状粗细（0.12毫米—0.18毫米）；随后，通过预处理破坏秸秆的细胞壁结构，释放纤维素“钢筋骨架”；继而，进行精准提纯，把处理后的农业剩余物放在水里，过滤去除水溶性组分并保留其中的纤维素和木质素（自然界最坚韧的天然胶）；最后，进行模压热压，在160℃—200℃下模压成型，木质素与纤维素通过C—C键“焊接”，形成致密结构的纤维素增强木质素（CRL）复合材料。

落地应用

田间垃圾

制成“零甲醛”用品

“这相当于上演了一场田间垃圾‘变形记’。”帅李教授介绍，这样得到的复合材料展现出优异的机械性能与热稳定性，并兼具防水、耐磨和阻燃等特性。

但该研究的意义远不止于此，该成果还为低价值农林废弃物转化制备环境友好型可降解的代塑复合材料提供了新思路。

“想象未来的房子装修——墙面是麦秆压制的阻燃板材，家具是速生木材重组制备的环保家具，报废后全部‘溶解’成肥料。”帅李表示，利用这个研究成果，未来还可研发出泡不烂的秸秆杯、烧不着的快递箱等。

在帅李教授团队的实验室里，一系列产品对比实验颠覆人们的认知：在强度实验中，1厘米厚的CRL板材可承重至少80公斤不变形；在耐水测试中，CRL板材在水中浸泡24小时后，厚度膨胀率仅1.7%，而普通密度板厚度膨胀率超过40%；在安全验证中，未添加阻燃剂的CRL材料遇明火10秒自熄，极限氧指数达22.2%，超越国标阻燃门槛；在循环实验中，废弃CRL制品在碱性溶液中6小时分解为糊状物，可直接用于生产沼气或有机肥。

更令人惊叹的是该材料的环境友好性，其甲醛释放量仅0.07 mg/L，比婴儿级家具标准还低85%。

目前，该团队已用该材料制造出“零甲醛”U盘外壳、充电插头外壳、水杯、儿童拼图玩具等。

记者观察到，这些产品触感温润而坚实，不同于普通塑料的冰冷或单薄，表面色泽多为柔和的米白、浅棕或原木色，散发着淡淡的类似干燥麦秆或草木的清新自然气息，完全闻不到任何化学制品或新塑料的刺鼻气味。

未来图景

永续循环

描绘绿色蓝图

这项科研成果为我们描绘出一幅绿色材料应用蓝图。

“会消失”的外卖生态：CRL餐盒的成本与塑料持平，用完埋入土中，30天降解为腐殖质。

碳中和快递体系：内置芯片的可循环CRL快递箱，可追踪使用次数，破损后回收再造。

临时建筑革命：CRL框架的应急救援帐篷，灾后拆除粉碎，直接撒入农田改良土壤。

高端消费品升级：CRL衍生应用于笔记本电脑外壳、户外运动装备等。

据了解，该成果有望在不久的未来完成中试、大试等多重测试。论文第一作者龚正刚介绍，如果每吨秸秆可转化为0.5吨CRL复合材料，用玉米秸秆制备CRL复合材料的成本可低至约3000元/吨，低于传统纤维或粉末增强的通用塑料和工程塑料。更关键的是，其生产过程简单、直接，无需增加额外的改性步骤或添加胶黏剂。

“这项技术重新定义了可持续材料的边界。”相关领域的专家评论道，“它不再是‘降解速度追赶污染速度’的补救方案，而是从源头重构‘废弃物—高值材料—生态养分’的永续循环。”（记者 梁凯鸿/文 石美祥/摄）