杜仲胶绿色提取与高值化应用领域取得关键突破

近日，我国科学家在战略性生物基材料杜仲胶的绿色提取与高值化应用领域取得关键突破，为我国天然橡胶资源综合利用与产业自主开辟了全新路径。这一成果由西北农林科技大学朱铭强教授团队完成，相关研究发表于《化学工程学报》与《材料与设计》。

据了解，天然橡胶作为国民经济与国防安全的重要战略物资，我国自给率长期不足20%，高度依赖进口热带三叶橡胶。而杜仲是我国特有的木本植物，堪称最具开发潜力的第二大胶源植物。其产出的杜仲胶（反式-1,4-聚异戊二烯）分子呈反式结构，兼具橡胶弹性与塑料刚性，在轮胎中添加3%-5%即可显著提升抗扎刺和耐磨性能。但长期以来，杜仲胶产业化受困于提取技术，其固态颗粒嵌埋在坚固的木质纤维素细胞壁中，传统方法分离困难、效率低下，且浪费了占比超80%的木质纤维素组分。

针对这一行业瓶颈，朱铭强教授团队创新性提出“橡胶优先”的分步提取工艺。该技术通过机械球磨与深共熔溶剂协同作用，定向破解植物细胞壁。先利用球磨剪切力选择性破碎含胶细胞，预先富集橡胶并去除大部分非胶杂质，使橡胶提取能耗降低约24%，溶剂消耗减少超60%，所得杜仲胶纯度达到工业应用标准。同时，团队采用定制深共熔定向溶解体系和磷酸热解活化技术，将非胶组分转化为木质素和高性能电极材料副产品。该技术还成功拓展至杜仲叶、皮的多组分分离，实现了杜仲胶、活性成分与多糖的精准分离，践行了绿色化学的原子经济性原则。

在高值化应用方面，研究团队将杜仲胶创新应用于电磁屏蔽领域，开发“杜仲胶乳回填包覆”技术。经测试，该复合材料在11.9-18GHz频段的电磁屏蔽效能高达49.4dB，反射功率小于0.5。团队还结合多物理场耦合有限元仿真，构建电磁能量衰减物理过程模型，成功研制出小型化电磁屏蔽装置，构建起从结构设计、性能调控到应用验证的全链条研发体系。

在全球碳中和深入推进的背景下，该研究为我国杜仲资源利用提供了创新范式。依托杜仲国家林业和草原局重点实验室，团队深耕杜仲全产业链研发，为集胶、药、油、花、树脂、蛋白质、木质纤维素于一体的杜仲产业筑牢根基。下一步，团队将持续攻关绿色低成本杜仲胶提取新技术，拓展杜仲胶、木质素、杜仲木基电极材料及电磁屏蔽材料的多元化应用场景，有望构建“杜仲种植-胶材提取-生物质基多功能材料生产”的闭环产业链。

编辑｜李紫来审核｜赵允

来源｜光明网作者｜武玥彤