近日，西北農(nóng)林科技大學朱銘強研究員團隊在杜仲膠功能材料開發(fā)研究上取得新突破，為我國高端橡膠產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來福音，相關(guān)成果分別發(fā)表在《國際生物大分子》和《工業(yè)作物和產(chǎn)品》上。新技術(shù)將杜仲膠提取純度提高到99.0%以上，測算出杜仲膠與丁腈橡膠、天然橡膠良好相容的條件值，以杜仲膠為基礎開發(fā)出一種綠色高效電磁屏薄膜。

杜仲膠作為新型天然橡膠，是除三葉橡膠之外世界上最具開發(fā)前景的優(yōu)質(zhì)天然橡膠之一。杜仲膠獨有的橡膠-塑料二重性使其在熱塑性、熱彈性和高彈性等功能材料和工程材料領域的應用前景日益凸顯，國民經(jīng)濟和國防軍工尤其已對杜仲膠在產(chǎn)量、品質(zhì)、性能等方面提出迫切需求。

針對杜仲膠傳統(tǒng)提取存在的成本高、效率低、純度差、溶劑污染環(huán)境等問題，朱銘強研究員團隊首次建立了基于含膠器官中杜仲膠及木質(zhì)纖維素的全組分成分分析方法，系統(tǒng)分析了杜仲葉、皮、種子中杜仲膠及木質(zhì)纖維素組成及含量，提出了綠色低共熔溶劑耦合生物法清潔提取杜仲膠新途徑。

研究發(fā)現(xiàn)，低共熔溶劑可有效解離籽殼細胞壁木質(zhì)素、半纖維素組分，促進纖維素酶解，提升杜仲膠分離效率。與機械粉碎、堿處理等杜仲膠傳統(tǒng)提取方法相比，新方法杜仲膠提取效率大幅提升，杜仲膠產(chǎn)率、純度分別達到91.0%和99.0%以上。同時，處理過程中可獲得納米木質(zhì)素、可發(fā)酵糖等增值組分。

基于上游清潔高效提取所得杜仲膠，研究團隊采用分子動力學方法，預測了杜仲膠與丁腈橡膠、杜仲膠與天然橡膠的相容性。結(jié)果表明，當杜仲膠含量小于50%時，杜仲膠和丁腈橡膠在398開氏溫度下具有良好的共混性能，杜仲膠和天然橡膠在350 開氏溫度下具有良好的共混性能。團隊因此提出了一種杜仲膠復合丁腈橡膠或天然橡膠的共混硫化工藝。研究發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)橡膠產(chǎn)品相比，該共混硫化工藝所得混煉膠具有更優(yōu)異的抗老化性能、抗屈撓性能、耐磨性、疏水性等。

利用杜仲膠的優(yōu)異性能，團隊結(jié)合自創(chuàng)固化技術(shù)體系，采用磁性填料——錳鋅鐵氧體中空微球和導電填料——超導炭黑，通過熱壓成型工藝開發(fā)了兼顧耐磨性、疏水性和抗腐蝕性能的杜仲膠基綠色高效電磁屏薄膜，其電磁干擾屏蔽效率大于80分貝。通過復磁導率、復介電常數(shù)和電磁干擾屏蔽效率計算等手段，團隊揭示了該材料以介電損耗為主導，協(xié)同磁損耗的電磁干擾屏蔽機制。

以上研究結(jié)果，為杜仲膠清潔高效規(guī)模化提取分離提供了技術(shù)支撐，為以杜仲膠為聚合物基體，在新能源汽車、雷達信號屏蔽、柔性可穿戴設備等新型應用場合開發(fā)多功能電磁干擾屏蔽產(chǎn)品提供了理論支持，對于緩解我國天然橡膠資源短缺、助推高端橡膠產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。

作者：靳軍 農(nóng)民日報·中國農(nóng)網(wǎng)記者 胡明寶