木屑、废塑料等看似无用的

“边角料”

也能变成能源材料家族的

“小骄傲”？

近日

由华农王清文教授领衔

生物质工程研究院、材料与能源学院

等单位研究人员组成的团队

合力研发的

木塑复合材料关键技术相关项目

荣获广东省技术发明奖一等奖

实现学校在该类奖项零的突破

获广州日报专题报道

该项发明凝结了团队

20多年的集体智慧与汗水

木塑复合材料技术同时也是

生物基技术的重要应用与发展方向

木屑废塑料“蝶变”栋梁材

而且制备过程低成本又环保

究竟是怎么做到的？

  在华南农业大学王清文教授的办公室内，记者见到了各种颜色和结构的地板、墙板、立柱等建材。这些建材并非常见的实木、高密度板或金属，而是由木塑复合材料（以下简称木塑）制成。

王清文介绍，木塑是一类以热塑性塑料（PE、PP、PVC等）为基体，以木质纤维（木/竹材加工剩余物、农作物秸秆等）为填充增强材料，通过熔融复合、挤压成型（挤出、注塑、模压）而制备的复合材料，是农林生物质资源和废旧塑料大规模高效利用的重要途径，也是一类综合性能突出而且生态和经济效益显著的环境友好材料。从科学原理上讲，热塑性塑料通过加热可以把细碎的木质纤维包覆起来，并可以制作成各种形状和大小的建材，其中的木质纤维又可以提高建材整体的强度和硬度。

团队负责人王清文教授

  木塑技术最早始于美国，但传统木塑有两个缺点，一是材料强度不够，比较脆，容易蠕变；另一点是不防火，耐候性不佳。但经过王清文团队20多年的技术攻关，这两大缺点如今已被成功克服。

  获得技术发明奖，王清文团队的创新之处是在动态界面流变理论创新的基础上，利用多元复合、协同增效策略，不同组元优势互补，最终突破了传统木塑易蠕变脆断等技术瓶颈，创建了轻质高强、多功能、节能高效的木塑制造新技术，实现了农林生物质小材大用、劣材优用、循环利用。同时，这类木塑材料的所有原料，不仅不含甲醛，也没有芳烃类物质，并且不含重金属，因此不用担心木塑建材的环保问题。

  团队从2000年开始研究木塑复合材料技术。当时，王清文来到木塑技术的发源地美国学习。2006年，正当美国学者已觉得木塑技术的缺陷难以攻克选择放弃时，王清文却在相关技术上实现了突破。

  “我们自己的技术出来后便开始指导企业。2012年，我们就以此技术拿到了国家科技进步奖二等奖。那时，全中国的木塑产量就已达到30万吨。从2011年到2023年，我们进一步改良技术，并不断做技术的推广。与此同时，全国木塑产量从30万吨增长到近500万吨，速度非常快。在我国，每年有几亿吨的木材下脚料、竹材、秸秆等生物质资源可以利用，还有大量可再生塑料可以使用，在环保越来越受到重视的当下，很多地方政府和企业都很希望我们的技术能进行转化落地。”王清文介绍。

  据悉，目前国内使用王清文相关木塑技术的企业已有数十家，其中还有两家公司是上市企业，未来，王清文希望上市企业能够进一步形成引领带动作用，带动整个木塑行业更快地发展。

  王清文介绍，木塑材料的制作是一项重要的生物基技术应用。生物基是指利用可再生生物质如秸秆、竹木粉、动物皮毛废弃物等，通过生物、化学、物理等手段制造的一类新型物质。主要包括生物基燃料、生物基塑料、生物基平台化合物、生物质功能高分子、功能糖产品、木基工程材料、皮革基服役材料等产品，具有绿色、环境友好、原料可再生以及可生物降解的特性。“总的来说，生物基主要有两大应用方向，一是能源，二是材料。”

  目前，王清文团队还在不断提升木塑材料的指标性能和各项技术，并尝试开发木塑的新应用场景，“我们目前正在尝试用生物质材料制作风力发电机的风电叶片，以应用于绿色能源产业。”在华农，木塑材料已有专门的中试车间，可以制成各类成品向厂家展示，而学生们也可以来到中试车间开展生产实践。

  绿色低碳。木塑属于典型的生态建材，在生产过程中，可以大量使用大宗固废，木、竹、秸秆、废旧塑料等，为固废的循环利用找到一条重要出路，是破解环境污染“顽疾”、助力“双碳”目标实现、变废为宝的有力手段。

  轻质高强。综合物理力学性能优良。经过团队全新技术制造的木塑材料，其强度和韧性都非常不错，不仅可以做地板，甚至可以做柱子、房梁等承重材料，因此完全可以用木塑材料盖一座“木屋”甚至是三层小别墅。

  材料耐候性好。具有耐水、防潮、耐腐、防蛀等优势，在景区公园，使用木塑材料盖亭台楼阁，不仅可以保留中式美学的木质美感，也不用担心虫蛀、腐朽等问题。“木塑材料中，塑料将木质纤维包覆起来，塑料能阻挡微生物的孢子传播，这就实现了物理上的防潮、防腐。”

  材料可循环利用。木塑材料可以实现20年免维护，20年以后，材料可以重新破碎造粒循环再利用，“我们在实验室模拟的结果显示，木塑材料循环了7次之后，强度损失仍不超过15%，也就是说，其85%的性能能够保留。”

  生产成本低。木塑材料在生产成本上已低于实木材料，并且不会像实木地板那样容易开裂腐朽。因此，未来在消费者的接受度逐渐培养起来后，有望占据更大的建材市场份额。

  制备木质纤维。木质纤维的来源可以是木、竹、秸秆甚至家具加工产生的木屑、砂光粉等生物质原料；工业上，通过粉碎、改性、干燥、筛分等技术，可以制备得到木质纤维。

  共混造粒。将木质纤维与热塑性塑料、加工助剂按照一定比例混合，再通过工业设备共混造粒，就可以得到木塑颗粒。

  挤出成型。将木塑颗粒经过一系列工业设备挤出成型，就可以直接生产出地板、墙板、柱子、房梁等各种建材。

王清文带领团队研发的

这项木塑复合材料技术

能有效缓解塑料污染和材料浪费

节约并高效利用生物质资源

不仅实现了学校技术发明领域的重要突破

还推动了我国低碳木塑产业的发展

这也是无数华农人

开拓创新、锐意进取的生动缩影

再次祝贺获奖团队！

期待未来取得更多成果！