福建農林大學材料工程學院發布重磅成果

玉米秸稈稻草變身“超級塑料”

外賣食物的餐盒不再是傳統石化基塑料，而是散發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，福建農林大學材料工程學院帥李教授團隊在《科學進展》（Science Advances）發布重磅成果，成功將玉米秸稈、稻草等農業剩余物重組制備可模壓的復合材料。

魔法重組

植物秸稈

變身“超級塑料”

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

有什么辦法既能有效處理農業剩余物，又能把它們變成有用之物而重新利用？

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，把處理后的農業剩余物放在水里，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，木質素與纖維素通過C—C鍵“焊接”，形成致密結構的纖維素增強木質素（CRL）復合材料。

落地應用

田間垃圾

制成“零甲醛”用品

“這相當于上演了一場田間垃圾‘變形記’。”帥李教授介紹，這樣得到的復合材料展現出優異的機械性能與熱穩定性，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林廢棄物轉化制備環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保家具，報廢后全部‘溶解’成肥料。”帥李表示，利用這個研究成果，未來還可研發出泡不爛的秸稈杯、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，極限氧指數達22.2%，超越國標阻燃門檻；在循環實驗中，廢棄CRL制品在堿性溶液中6小時分解為糊狀物，可直接用于生產沼氣或有機肥。

更令人驚嘆的是該材料的環境友好性，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。

未來圖景

永續循環

描繪綠色藍圖

這項科研成果為我們描繪出一幅綠色材料應用藍圖。

“會消失”的外賣生態：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。

碳中和快遞體系：內置芯片的可循環CRL快遞箱，可追蹤使用次數，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，直接撒入農田改良土壤。

高端消費品升級：CRL衍生應用于筆記本電腦外殼、戶外運動裝備等。

據了解，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材料的邊界。”相關領域的專家評論道，“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—生態養分’的永續循環。”（記者 梁凱鴻/文 石美祥/攝）