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樹皮 “變身” 高端隔熱材料！南京林業(yè)大學團隊打破國外技術壟斷

文章來源：賢集網(wǎng) 更新時間：2025-06-24 15:56:46

在全球 “雙碳” 戰(zhàn)略加速推進的大背景下，我國高端隔熱材料領域卻面臨著嚴峻挑戰(zhàn)。航空航天、新能源等領域所需的高端隔熱材料中，70% 依賴進口聚酰亞胺（PI）泡沫，長期遭受國外技術封鎖。不過，這一局面正迎來轉機 —— 南京林業(yè)大學 “寧以致遠” 團隊成功開發(fā)出非糧生物基特種隔熱材料，為打破技術壁壘、推動行業(yè)發(fā)展帶來新希望。

靈感源于自然，開啟研發(fā)新征程

傳統(tǒng)生物質(zhì)材料因易燃、易降解、熱穩(wěn)定性差等缺陷，長期局限于低端應用場景，難以滿足高端領域對隔熱材料的嚴苛要求。與此同時，我國高端隔熱材料70%依賴進口聚酰亞胺（PI）泡沫，長期受到國外技術封鎖限制，嚴重制約著航空航天、新能源等關鍵產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

而我國《加快非糧生物基材料創(chuàng)新發(fā)展三年行動方案》明確提出，2025 年要實現(xiàn)非糧生物基材料在高端領域與化石基產(chǎn)品競爭的目標，這對相關技術研發(fā)提出了迫切需求。

南京林業(yè)大學“寧以致遠”團隊憑借7年生物質(zhì)材料研發(fā)經(jīng)驗，從一場森林火災中獲得靈感。他們觀察到，火災中樹皮炭化層能有效保護樹木，由此展開深入研究與分析，發(fā)現(xiàn)樹皮提取物單寧具備獨特性能，可有效克服生物質(zhì)基材料易燃和穩(wěn)定性差等難題。

單寧作為廣泛存在于植物中的天然多酚類化合物，具有出色的抗氧化、阻燃和熱穩(wěn)定性，成為團隊研發(fā)的關鍵突破口。將林業(yè)副產(chǎn)物樹皮轉化為隔熱材料，不僅契合循環(huán)經(jīng)濟“變廢為寶”的理念，更為解決傳統(tǒng)生物質(zhì)材料缺陷、打破國外技術壟斷提供了全新思路。

攻克技術難關，實現(xiàn)材料性能飛躍

在攻克技術難關、實現(xiàn)材料性能飛躍的過程中，研發(fā)團隊始終秉持科學嚴謹?shù)膽B(tài)度和堅持不懈的探索精神。面對單寧在生物質(zhì)基材料中應用的技術瓶頸，他們搭建分子動力學模擬平臺，結合核磁共振、紅外光譜等分析手段，經(jīng)過反復實驗和分析系統(tǒng)研究單寧與纖維素、木質(zhì)素等天然高分子間的氫鍵、π-π堆疊等相互作用機制。

為解決多孔結構構建難題，團隊設計多組實驗配方，創(chuàng)新引入海藻酸鈉等綠色交聯(lián)劑，搭配超臨界二氧化碳環(huán)保發(fā)泡工藝，突破傳統(tǒng)生物質(zhì)材料成型易塌陷、孔徑不均的困境，成功制備出孔隙率可控、結構穩(wěn)定的單寧基特種多孔隔熱材料。

在此基礎上，團隊組建跨學科攻堅小組，將納米材料科學與材料工程學深度融合，通過原位聚合、溶液共混等技術，在材料內(nèi)部均勻分散納米二氧化硅、石墨烯等增強體，并利用表面接枝改性調(diào)控界面結合力。

歷經(jīng)七年的日夜攻關，完成從實驗室小樣到中試生產(chǎn)的三代技術迭代，不僅使材料熱導率穩(wěn)定在0.025W/(m?K)，阻燃等級達UL94V-0級，成功跨越從科研成果到工業(yè)化應用的“死亡之谷”，樹立起高性能環(huán)保隔熱材料領域的新標桿。

多元應用凸顯材料價值，打破壟斷賦能產(chǎn)業(yè)升級

“寧以致遠” 團隊的研發(fā)成果一經(jīng)推出，便獲得行業(yè)廣泛認可，并迅速與浙江中裕通信有限公司等多家行業(yè)龍頭企業(yè)展開深度合作。

在新能源汽車電池緩沖層應用中，該材料可吸收電池充放電過程中產(chǎn)生的熱量和振動，顯著提高電池安全性和使用壽命。與傳統(tǒng)化石基材料相比，單寧基材料綠色環(huán)保、可再生的優(yōu)勢尤為突出，完全契合全球 “雙碳” 戰(zhàn)略要求，成為高端領域材料應用的理想選擇。

隨著合作持續(xù)深入，單寧基特種隔熱材料在高端領域的應用市場不斷拓展。這一成果不僅打破了國外企業(yè)在高端隔熱材料領域的技術壟斷，大幅降低我國對進口材料的依賴，更為相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了強有力的支撐。

從實驗室研究到科技成果轉化，從技術開發(fā)到產(chǎn)業(yè)反哺，項目負責人與團隊成員踐行了將論文寫在大地上的科研初心。他們帶動了 “林廢回收 - 材料加工 - 產(chǎn)業(yè)升級” 的生態(tài)閉環(huán)，為林產(chǎn)加工行業(yè)注入新質(zhì)生產(chǎn)力，進一步拓展了生物質(zhì)基材料在高端領域的應用市場，讓高端隔熱材料煥發(fā)新的生機，為我國高端制造業(yè)發(fā)展和 “雙碳” 目標實現(xiàn)貢獻重要力量。

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