干货！什么是生物基复合材料？发展历史及加工工艺全解读

生物基复合材料（Bio-based Composites）是一类以可再生生物质资源为主要原料，结合传统或新型加工技术制成的多相材料。随着全球对可持续发展和环境保护的重视，这类材料因其低碳、可降解、资源丰富等优势，日益成为材料科学领域的热点。

一、发展历史

生物基复合材料的发展可追溯至古代，例如古埃及人使用稻草增强泥砖。现代意义上的生物基复合材料研究始于20世纪后期。随着石油资源的日益枯竭和环保意识的提升，20世纪90年代后，科研机构与企业开始系统研发以植物纤维（如亚麻、大麻、竹纤维）和生物聚合物（如聚乳酸PLA、淀粉塑料）为基础的复合材料。进入21世纪，纳米技术的应用进一步推动了生物基复合材料性能的优化，使其在汽车、建筑、包装等行业的应用不断扩大。

二、加工工艺

生物基复合材料的加工工艺多样，常见方法包括：

1. 挤出成型：适用于热塑性生物基聚合物与纤维的混合，通过加热、熔融、挤出形成型材，常用于包装和日用品的生产。
2. 注塑成型：将熔融的生物基复合材料注入模具，冷却后成型，适用于复杂形状部件的制造，如电子外壳。
3. 压缩模塑：主要用于热固性生物基树脂与天然纤维的复合，通过加热加压使材料固化，常见于汽车内饰和建筑板材。
4. 溶液浇铸：适用于生物基薄膜材料，将聚合物溶解后浇铸成膜，用于食品包装和医用材料。
这些工艺不断优化，以提高材料的力学性能、耐候性和可加工性。

三、生物基材料技术研发

当前，生物基复合材料的技术研发聚焦于以下几个方向：

• 原料创新：开发新型生物质资源，如藻类、农业废弃物，以提高资源利用率和降低成本。
• 性能增强：通过纳米填料（如纤维素纳米晶）或表面改性技术，提升材料的强度、韧性和阻隔性能。
• 绿色工艺：研发低能耗、无污染的加工方法，如水基加工和生物酶处理，减少环境足迹。
• 应用拓展：探索在高端领域如航空航天、生物医学的应用，例如可降解植入物和轻量化部件。

生物基复合材料作为可持续材料的重要分支，其发展历史见证了人类对资源利用的智慧转变，而加工工艺和技术研发的进步则为其未来大规模商业化奠定了坚实基础。随着政策支持和市场需求增长，生物基复合材料有望在绿色经济中扮演关键角色。