一、团队简介
本团队为“生物质先进材料”研究团队,专注于农林生物质资源高效利用的育人与研发,重点研究领域为生物质复合材料、木竹材改性功能化、生物基功能材料、生物质新材料应用工程与智能制造。近5年来,承担省级以上项目30余项,横向课题20余项,科研经费约7000万元;发表SCI收录论文100余篇;获授权发明专利50余件,制定国家标准9项。曾获国家技术发明二等奖1项、国家科技进步二等奖2项、省科学科技术一等奖6项。
二、团队构成
团队现有教师11人,其中教授5名、副教授5名、博士后1名,博士生导师4人,硕士生导师10人,目前在读博士研究生18名,硕士研究生56名。团队负责人王清文教授为林业工程一级学科博士点带头人、教育部重大人才奖励计划特聘教授、“全国五一劳动奖章”获得者、“全国百篇优秀博士学位论文”获得者,享受国务院政府特殊津贴专家,现为中国复合材料学会常务理事、天然纤维复合材料分会主任委员。
三、团队平台
团队建有设施设备、功能完善的科研平台,实验室700m2、中试生产基地1900m2,是以下平台的组成部分:“生物基材料与能源教育部重点实验室”、“农业农村部能源植物资源与利用重点实验室”、“农业农村部农业设施新材料重点实验室”、“广东省家具工程技术研究中心”、“广东省高性能环保生物质纤维复合材料工程技术研究中心”、“广东省农林生物质工程技术研究中心”、“广州市木基生物质功能新材料重点实验室”和广州市“林业工程”重点一级学科。
四、研究方向
1. 生物质复合材料
旨在通过复合材料科技解决木/竹材加工剩余物、农作物秸秆等废弃物的规模化高效利用的难题,以及轻质高强新型生物质复合材料的创制。研究包括:(1)高性能木塑复合材料构效关系与制造的理论创新;(2)多元复合关键技术研发,突破传统木塑复合材料性能的局限;(3)木塑复合材料功能化,如阻燃、抗静电、耐候等新,以满足高端绿色家居工程与装配式建筑的功能性需求;(4)高性能木塑复合材料高效制造工艺与成套装备技术研发。
2.生物质材料改性功能化
旨在通过物理、化学、结构优化设计等方法对低质速生木材、竹材进行处理,以克服木竹材的固有缺陷,提升木材、竹材品质乃至赋予其新的功能,实现大规模高值化利用。研究包括:(1)低质速生木/竹材性能提升与生物质多尺度结构关系的理论创新;(2)物化性能提升研究,以满足再生低碳生态建筑部品、高端绿色家居材料严苛要求;(3)低质速生木/竹材的功能化研究,如耐候、阻燃、防腐防蛀防霉等。
3.生物基功能材料
旨在利用木质素、多糖及生物质衍生平台化学品等可再生原料创制一系列生物基新材料,以应对未来化石资源紧缺,降低碳排放。研究包括:(1)生物质原料的化学结构解析与重组的理论创新;(2)高性能生物基树脂研发,以满足大型设施设备用复合材料的可持续发展,如风电叶片等;(3)多功能生物基材料与器件研发,以实现生物基材料高值化利用,如生物基保温隔热材料等。
4.生物质新材料应用工程与智能制造
旨在解决再生低碳新材料在工程中的设计、制造与应用的技术难题,推进新材料规模化应用并为新材料研发提供依据和指导。研究包括:(1)木塑复合材料绿色家居产品设计、开发与技术创新;(2)木塑复合材料装配式建筑重大产品研发与应用工程,如预制化、模块化;(3)生物质建材的LCA及室内微环境评价;(4)生物质材料及其制品智能制造。
五、发表论文/授权专利
近5年在Advanced Materials、Advanced Functional Materials、ACS Nano、Chemical Engineering Journal、Composites Science and Technology等期刊共发SCI论文100余篇;获授权发明专利45件,转让和实施许可18件。
六、教研获奖与育人成果
1.团队教学科研获奖情况
获国家技术发明二等奖1项(新型磷氮硼复合木材阻燃剂的合成方法,2002年)、国家科技进步二等奖2项(木塑复合材料挤出成型制造技术及应用,2012年;基于木材细胞修饰的材质改良与功能化关键技术,2017年)、省科技进步一等奖2项(木材阻燃防护技术,2002年;基于细胞壁反应细胞腔填充的木材单板改良功能化技术,2013年)、省技术发明一等奖2项(高性能功能化木塑料复合材料制造关键技术与应用,2018年;多元复合协同增效制造高性能功能化木塑复合材料关键技术,2024年)、省自然科学一等奖1项(无卤阻燃聚合物阻燃机理与表界面研究,2014年)。
2.学生学科竞赛获奖、科研成果情况
指导学生获2021年国际互联网+国家级银奖1项、2022年国际互联网+省级银奖1项,2024年第十四届“挑战杯”广东省金奖,2020、2023年广东省攀登计划重点项目各1项、华南农业大学2019-2023年度大学生创新创业训练计划项目国家级资助5项、华盛橡胶杯(2021、2022、2023年)中国大学生高分子材料创新创业大赛二等奖4项、第九届、十届中国创新方法大赛二等奖4项、广东省第十届大学生材料创新大赛二等奖4项等。
七、推广应用
团队培育了我国木塑行业目前仅有的2家上市企业(安徽森泰和美新科技),扶持3家成立并迅速成长为国家高新技术企业(广东邦英、广东木王和广东海鹏)。团队成果在15家典型的木塑生产和设备制造企业进行了推广应用示范,发明专利转让和实施许可共计18件,校企合作研发项目10项,累计金额2285万元。团队的领先技术应用于16个省份的57家木塑生产和设备制造公司,新建生产线438条,培训企业技术骨干1034人,推动我国木塑产业规模从50万吨猛增至450万吨,木塑产量占全球2/3。产品应用于佛山王府井紫薇港、厦门厦金湾直升机场、微山湖国家湿地公园、香港星光大道、泰国EKH儿童医院、泰国考艾国家公园、巴西奥运手球馆、加州大学教学楼等重大工程项目。
团队通过基础理论和关键技术创新,催生木塑新质生产力,为农林生物质的循环利用开辟重了要途径,对于发展绿色低碳循环经济,助力实现“双碳”战略。通过木塑途径,使农林生物质资源大规模利用的效率和效益显著提高,将绿水青山转化为金山银山,对于乡村振兴意义重大。
八、团队寄语
以农作物秸秆、竹材、木材及其加工剩余物等可自然再生的生物质为原料,通过物理、化学、生物技术等方法制造生物质碳、有机高分子等生物质基材料,用于替代石油基材料;或者将生物质纤维与有机聚合物、无机胶凝材料复合制造生物质复合材料,用于木质人造板的升级换代和绿色建材,希望将来坐火车乘游轮住别墅都是六星级装修,家具破了房子拆了也不产生垃圾;抑或采用温和巧妙的方法改善低质木材竹材等生物质材料的性能乃至赋予其新的功能,以实现劣材优用和开辟新的应用方向,可能将来人们都用得起实木家具。这就是目前生物质材料科学研究和生产实践最活跃的领域。你有兴趣吗?或许我们看不到生物质材料遥远的将来,但我们相信生物质材料更美好的明天一定属于你!如果你愿意加入团队,我们一定会成为知心朋友。