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俞书宏院士:纤维素将成为未来发展的基础材料

2022年07月29日 09:16 阅读:3,663

第八届全球深商大会暨光明科学城大会,中国科学院院士、南方科技大学讲席教授、南科大创新材料研究院院长俞书宏作主题演讲,他表示,人类社会发展的核心动力就是材料创新,材料是现在社会发展的重要物质基础。希望通过南科大的优势,通过研发平台的建立,在最短的时间,采用最高效、最优化的方式来研发新的材料。

以下为演讲实录,有删节:

制造业是立国之本,强国之基。狭义上讲,制造是指将原材料加工为成品的过程,因此,工业制造与材料息息相关。材料最重要,人类社会发展的核心动力就是材料的创新,从石器到铁器再到现在使用的新材料,每个时代都有新材料出现,材料的不断发展见证了时代的变迁。所以材料的创新对一个城市和一个国家的发展非常重要。

材料与制造业发展息息相关。材料影响各个行业的发展,包括化工、纺织、汽车、机械装备、计算机、环保、航空航天、新能源等等。应该说,材料是现代社会发展的一个重要的物质基础。

全球环境问题和城市发展、人类健康密切相关。塑料产业非常庞大,为我们的生活带来了极大的便利,但是塑料的广泛使用给地球带来的危害也逐步凸显出来。除了大块的塑料,阳光、机械力的作用会将其分解成微米、纳米级的塑料,这些微塑料严重污染了陆地及海洋,这些微塑料都是纳米、微米级的,会通过大气、河流循环,导致包括土壤、空气、水体等生态系统都遭受到微塑料的污染。

科学界对塑料的使用和微塑料的污染,无论是《科学》杂志还是《自然》杂志都一直很关注。所以我们今后一定要减少塑料的使用,因为这些微小的塑料给人类带来了危机。我们也在研究未来应该用什么材料来替代塑料。

从原始文明到农业文明再到工业文明,塑料是工业文明的产物,它的影响与每个家庭相关。在生态文明发展阶段,我们要思考如何解决碳中和的问题。

自古以来,二氧化碳和水就给我们带来了粮食、棉花等产品,这是人类赖以生存的最基本的材料。中国是一个农业大国,很多地区的主要产业都是农业。大家都知道,塑料制品的原材料是煤和石油,而地球上的煤和石油总有一天会用完。因此,我们今后用取之不尽的生物质来创造新的材料是一个很好的选择,这些新的材料在性能方面比现在的复合材料更加好。

我们每天都要吃蔬菜,蔬菜里面的纤维素非常多,这些纤维素是非常好的膳食纤维,是人类必需的物质。我们实验室一直围绕纤维素纳米纤维的提取做了大量的工作。日本的科学家很早之前发明了提取纤维素纳米纤维的方法,但是遗憾的是不能量产。而我们现在可以实现,一个小时生产几吨的高品质的纳米纤维素。传统的纤维素可以做纸张,用我们的技术,可以把A4纸变成很多张由纳米和微米尺度的纤维构筑的纸张。我们现在的技术可以把一根纤维素纤维变成成千上万的纳米级纤维。

我们现在做出的这个纸很柔软,而且是透明的,用完之后放到土壤里,三周之后会自动被土壤中细菌消化掉,是非常环保的。这种纸张能够耐受零上200度到零下200度,这个材料几乎是零膨胀,可以在高端的领域应用,能够提升电子器件的性能。

我们还可以把一些稻草秸秆加入生物质变成板材,它的抑菌性能非常好,不怕火烧,可以做成各种家具,避免发生火灾。同时,纳米纤维做出来的材料与聚乙烯等材料相比,很多指标优越于现在工业使用的塑料。因为这个材料是纤维素做出来的板材,轻质高强,还具有零膨胀的特性,很多性能超越了新一代的铝合金。

纤维素基材料也可以通过微生物合成。未来我们把这种细菌进行驯化,让它吃营养物,生产大量的纳米纤维素,可以做成食品,也可以通过生物合成的方法设计出高性能的结构材料。这种材料的优势是,受到外力冲击的时候,不像陶瓷制品、工程塑料很容易破损。此外,这种材料密度只有钢铁的1/6,铝合金的一半,在温度变化的时候,材料零膨胀,对环境耐受性非常好。在未来的高技术领域有望带来产业上的变革。这种材料做出来之后具有非常好的抗冲击性能,同时能够具有隔热、防火、隐身功能,过配方和结构的设计,变成完美理想的材料。这种材料在未来的工程领域,包括生物医学工程等方面,都具有重要的应用前景。

南科大在光明区充分发挥其优势,助力光明科学城的创新发展,满足深圳对一些高新技术和人才的需求,特别是高度重视自由电子激光和材料基因组等深圳基础科学设施建设,希望为研发人员提供良好的平台条件,在最短的时间,采用最高效、最优化的方式来研发新的材料。

我们建立了南方科技大学创新材料研究院,目标也是紧紧围绕光明区的产业和深圳对新材料方面的需求来进行创新,推动这些新材料的产业化应用,并希望和企业家、投资者在科技创新方面进行深度的合作。

  本文来源: 全球深商 责任编辑:sinomanager_zhang
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