近日，西北農(nóng)林科技大學(xué)朱銘強(qiáng)研究員團(tuán)隊(duì)在杜仲膠功能材料開發(fā)研究上取得新突破，為我國(guó)高端橡膠產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來(lái)福音，相關(guān)成果分別發(fā)表在《國(guó)際生物大分子》和《工業(yè)作物和產(chǎn)品》上。新技術(shù)將杜仲膠提取純度提高到99.0%以上，測(cè)算出杜仲膠與丁腈橡膠、天然橡膠良好相容的條件值，以杜仲膠為基礎(chǔ)開發(fā)出一種綠色高效電磁屏薄膜。

杜仲膠作為新型天然橡膠，是除三葉橡膠之外世界上最具開發(fā)前景的優(yōu)質(zhì)天然橡膠之一。杜仲膠獨(dú)有的橡膠-塑料二重性使其在熱塑性、熱彈性和高彈性等功能材料和工程材料領(lǐng)域的應(yīng)用前景日益凸顯，國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防軍工尤其已對(duì)杜仲膠在產(chǎn)量、品質(zhì)、性能等方面提出迫切需求。

針對(duì)杜仲膠傳統(tǒng)提取存在的成本高、效率低、純度差、溶劑污染環(huán)境等問(wèn)題，朱銘強(qiáng)研究員團(tuán)隊(duì)首次建立了基于含膠器官中杜仲膠及木質(zhì)纖維素的全組分成分分析方法，系統(tǒng)分析了杜仲葉、皮、種子中杜仲膠及木質(zhì)纖維素組成及含量，提出了綠色低共熔溶劑耦合生物法清潔提取杜仲膠新途徑。

研究發(fā)現(xiàn)，低共熔溶劑可有效解離籽殼細(xì)胞壁木質(zhì)素、半纖維素組分，促進(jìn)纖維素酶解，提升杜仲膠分離效率。與機(jī)械粉碎、堿處理等杜仲膠傳統(tǒng)提取方法相比，新方法杜仲膠提取效率大幅提升，杜仲膠產(chǎn)率、純度分別達(dá)到91.0%和99.0%以上。同時(shí)，處理過(guò)程中可獲得納米木質(zhì)素、可發(fā)酵糖等增值組分。

基于上游清潔高效提取所得杜仲膠，研究團(tuán)隊(duì)采用分子動(dòng)力學(xué)方法，預(yù)測(cè)了杜仲膠與丁腈橡膠、杜仲膠與天然橡膠的相容性。結(jié)果表明，當(dāng)杜仲膠含量小于50%時(shí)，杜仲膠和丁腈橡膠在398開氏溫度下具有良好的共混性能，杜仲膠和天然橡膠在350 開氏溫度下具有良好的共混性能。團(tuán)隊(duì)因此提出了一種杜仲膠復(fù)合丁腈橡膠或天然橡膠的共混硫化工藝。研究發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)橡膠產(chǎn)品相比，該共混硫化工藝所得混煉膠具有更優(yōu)異的抗老化性能、抗屈撓性能、耐磨性、疏水性等。

利用杜仲膠的優(yōu)異性能，團(tuán)隊(duì)結(jié)合自創(chuàng)固化技術(shù)體系，采用磁性填料——錳鋅鐵氧體中空微球和導(dǎo)電填料——超導(dǎo)炭黑，通過(guò)熱壓成型工藝開發(fā)了兼顧耐磨性、疏水性和抗腐蝕性能的杜仲膠基綠色高效電磁屏薄膜，其電磁干擾屏蔽效率大于80分貝。通過(guò)復(fù)磁導(dǎo)率、復(fù)介電常數(shù)和電磁干擾屏蔽效率計(jì)算等手段，團(tuán)隊(duì)揭示了該材料以介電損耗為主導(dǎo)，協(xié)同磁損耗的電磁干擾屏蔽機(jī)制。

以上研究結(jié)果，為杜仲膠清潔高效規(guī)模化提取分離提供了技術(shù)支撐，為以杜仲膠為聚合物基體，在新能源汽車、雷達(dá)信號(hào)屏蔽、柔性可穿戴設(shè)備等新型應(yīng)用場(chǎng)合開發(fā)多功能電磁干擾屏蔽產(chǎn)品提供了理論支持，對(duì)于緩解我國(guó)天然橡膠資源短缺、助推高端橡膠產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。

作者：靳軍 農(nóng)民日?qǐng)?bào)·中國(guó)農(nóng)網(wǎng)記者 胡明寶