“人類社會發(fā)展的核心動力(之一)就是材料創(chuàng)新,,在每一個時代都有新材料出現(xiàn)?!?月5日,,在深圳舉辦的第八屆全球深商大會暨光明科學(xué)城大會上,中國科學(xué)院院士,、南方科技大學(xué)講席教授俞書宏在 “工業(yè)制造 材料先行”的演講中如是稱,。
俞書宏表示,古時候從石器時代一直發(fā)展到鐵器時代,,而在現(xiàn)代各個高科技領(lǐng)域也都會運用到新材料的創(chuàng)新,。比如,,現(xiàn)在的高分子、合金,、半導(dǎo)體,、碳材料、新型復(fù)材等等新材料,,被廣泛地應(yīng)用于計算機,、環(huán)保、航天航空,、新能源等領(lǐng)域,。
因此,俞書宏認為,,新材料是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ),。新材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)壁壘高、研發(fā)難度大,,而且依賴產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)的緊密合作,。
他以塑料材料為例,介紹了其研究團隊在該領(lǐng)域的研究進展,。塑料行業(yè)帶來的污染問題非常普遍,,世界上的海洋現(xiàn)在可以說沒有一個角落是干凈的。現(xiàn)在的海水都是被微塑料污染的,,其大小尺寸是微米級和納米級的,,用肉眼根本看不見。表面上看海水很藍,,但其實已經(jīng)被污染了,。此外,微塑料還進入了全球的循環(huán)系統(tǒng),,包括河流,、大氣、土壤等,。
2022年6月份,,國際冰凍圈頂級期刊The Cryosphere(Cryosphere:冰凍圈)發(fā)布的最新研究顯示,在南極降雪中首次發(fā)現(xiàn)了微塑料,。并且在南極的空氣中,,微塑料的污染也越來越普遍。
俞書宏表示,,人類從農(nóng)業(yè)文明發(fā)展到工業(yè)文明,,而塑料是工業(yè)文明的產(chǎn)物。塑料的原材料是煤和石油,,但煤和石油總有一天會用完,。
“所以說我們要思考,,后石油時代我們應(yīng)該用什么樣的材料?而農(nóng)業(yè)只要有光合作用它就一直在長,,包括窗外的灌木,,你把它砍掉之后它還在長,所以說是取之不盡用之不竭的,?!庇釙暾f。
所以,,俞書宏認為,,基于可再生生物質(zhì)原料創(chuàng)制后塑料時代新材料,是解決塑料污染的關(guān)鍵途徑,。俞書宏的實驗室在近十年的時間里,,一直在研究如何運用化學(xué)方法和設(shè)計,通過生物質(zhì)來創(chuàng)造新材料,。
比如,,他們實驗室首創(chuàng)了生物質(zhì)納米纖維快速分離的方法。纖維素在蔬菜中的含量非常多,,難點在于如何實現(xiàn)快速大量的提取,。據(jù)其介紹,,其實驗室已經(jīng)可以實現(xiàn)一個小時生產(chǎn)幾噸的高品質(zhì)納米纖維素,。另外,紙張的原料主要也是植物纖維,,如果用俞書宏團隊的技術(shù),,可以把一張A4紙變成很多張納米尺度的A4紙。
“我們現(xiàn)在的技術(shù)就是把一根纖維變成上萬上億根的納米纖維,。而且這個紙張用完之后放在土壤里面,,三周之后會自動的被土壤里的細菌給消化掉?!庇釙攴Q,。
同時,和聚丙烯塑料相比,,他們研發(fā)的材料能夠耐受很高的溫度區(qū)域,。零上200到零下200
攝氏度,他們的材料幾乎不膨脹?,F(xiàn)在很難找到這樣的材料,,隨著溫度變化不發(fā)生膨脹。因此,,俞書宏認為他們的材料有希望往高端領(lǐng)域發(fā)展,,比如提升電子器件對溫度和環(huán)境的耐受性,。
另外,生物質(zhì)基做成的環(huán)保包裝材料,,其力學(xué)性能和阻隔性能遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)商用食品包裝薄膜,,成本也低于現(xiàn)有的可降解包裝膜,是石油基塑料食品包裝材料的完美替代品,。而且,,納米纖維基制成的仿生結(jié)構(gòu)材料,其力學(xué)與熱學(xué)性能也遠優(yōu)于工程塑料,。
俞書宏稱,,未來這種高性能的材料可以廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)療、航空航天,、軍工國防等領(lǐng)域,。