2025-11-26 09:16:02
11月25日，記者從西北農(nóng)林科技大學(xué)獲悉，由朱銘強教授團隊完成的杜仲膠綠色提取與高值化應(yīng)用研究取得重要突破。該團隊創(chuàng)新提出“橡膠優(yōu)先”集成化提取策略，為我國實現(xiàn)天然橡膠資源自主與產(chǎn)業(yè)升級提供了新的技術(shù)路徑。相關(guān)成果已在《化學(xué)工程學(xué)報》與《材料與設(shè)計》期刊發(fā)表。
據(jù)了解，天然橡膠是國民經(jīng)濟與國防安全的關(guān)鍵戰(zhàn)略物資，我國天然橡膠自給率長期不足20%，高度依賴熱帶三葉橡膠進口。杜仲作為我國特有木本植物，是最具開發(fā)潛力的第二大膠源植物，其杜仲膠（反式-1,4-聚異戊二烯）分子呈反式結(jié)構(gòu)，兼具橡膠彈性與塑料剛性。但杜仲膠產(chǎn)業(yè)化受限于提取技術(shù)，它以固態(tài)顆粒嵌埋于木質(zhì)纖維素細胞壁內(nèi)，傳統(tǒng)方法分離困難、效率低下，且忽視占比超80%的木質(zhì)纖維素組分，造成資源浪費。
為破解傳統(tǒng)提取工藝中的瓶頸問題，朱銘強教授團隊創(chuàng)新提出了“橡膠優(yōu)先”的分步提取技術(shù)。該技術(shù)的核心是通過機械球磨與深共熔溶劑的協(xié)同作用，對植物細胞壁的定向破解。首先利用球磨剪切力選擇性破碎含膠細胞，預(yù)先富集橡膠并去除大部分非膠雜質(zhì)。這一新方法使橡膠提取能耗降低約24%，溶劑消耗減少超過60%，所得杜仲膠純度達到工業(yè)應(yīng)用標準。在高效提取橡膠的同時，還對非膠組分進行高值化利用，通過定制深共熔定向溶解體系和磷酸熱解活化技術(shù)，同步制備出木質(zhì)素與高性能電極材料。此外，該技術(shù)體系已成功拓展應(yīng)用于杜仲葉、皮的多組分離中，實現(xiàn)了杜仲膠、活性成分及多糖的精準分離。
論文作者姚雪峰博士指出：“這相當于將傳統(tǒng)工藝中的廢棄物轉(zhuǎn)化為高價值產(chǎn)品，真正體現(xiàn)了綠色化學(xué)的原子經(jīng)濟性原則?！?/p>
在高值化應(yīng)用方面，研究團隊將杜仲膠創(chuàng)新應(yīng)用于電磁屏蔽領(lǐng)域，開發(fā)“杜仲膠乳回填包覆”技術(shù)。經(jīng)測試，該復(fù)合材料在11.9-18GHz頻段的電磁屏蔽效能高達49.4dB，反射功率小于0.5。團隊還結(jié)合多物理場耦合有限元仿真，構(gòu)建電磁能量衰減物理過程模型，成功研制出小型化電磁屏蔽裝置，構(gòu)建起從結(jié)構(gòu)設(shè)計、性能調(diào)控到應(yīng)用驗證的全鏈條研發(fā)體系。
在全球碳中和進程推進的背景下，西北農(nóng)林科技大學(xué)朱銘強教授團隊圍繞杜仲資源的高值化利用，構(gòu)建了一條綠色、多元的創(chuàng)新路徑。依托杜仲國家林業(yè)和草原局重點實驗室，團隊系統(tǒng)開展杜仲全產(chǎn)業(yè)鏈研發(fā)，從資源層面夯實了集膠、藥、油、樹脂、蛋白質(zhì)與木質(zhì)纖維素于一體的綜合利用體系。
下一步，團隊將持續(xù)攻關(guān)綠色、低成本的杜仲膠提取技術(shù)，并拓展其在膠材、木質(zhì)素基電極材料及電磁屏蔽材料等領(lǐng)域的多元化應(yīng)用。隨著技術(shù)不斷成熟，有望構(gòu)建“杜仲種植—膠材提取—生物質(zhì)基多功能材料生產(chǎn)”的閉環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈有望建成，為我國生物質(zhì)資源循環(huán)利用提供示范。
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