真菌菌絲復合材料特性及產品設計應用分析

摘 要：在當今社會，塑料制品的廣泛使用雖方便了人們的生產生活，但卻因其難以自然降解、回收及處理等，對自然生態環境造成了極大的危害。而以真菌菌絲作為生物黏合劑的環保型復合材料，可以在很大范圍內替代塑料制品。在產品設計中使用真菌菌絲復合材料，可有效減少塑料的使用，減小其對于自然生態環境的破壞，從源頭上實現對環境的保護以及資源的可持續利用。

關鍵詞：產品設計;環保材料;真菌

0 引言

目前使用的大多數復合材料都是由石油和天然氣這種不可再生資源制成的，這是一種固有的不可持續的做法，這在環境污染日益嚴重、自然資源開發過度的今日，導致了一系列生態環境問題的產生，其中，塑料制品泛濫更是嚴重危害著地球生態環境的平衡。塑料制品充斥在人類社會生產生活的各個方面，尋求一種有效且環保的替代品，已然成為人類的當務之急。對于真菌菌絲復合材料的研究，正是在此種背景下展開的。

1 真菌菌絲復合材料的研究現狀

真菌菌絲復合材料作為一種新型的生物復合材料，目前國內外對其的研究也還處于起步階段。

紐約的Ecovative Design公司與聯合學院（Union College）生物學教授Steve Horton的研究團隊對真菌菌絲復合材料的包裝應用方面的應用價值展開了研究，目前處于較為領先的階段。研究團隊先后選用了多種真菌，使用谷殼、稻殼以及其他植物纖維，經消毒處理后添加真菌生長需要的其他養料，并摻入真菌孢子，壓制成塊狀，從而得到可用于產品包裝的真菌纖維立方體，目前該公司與DELL、IKEA、Bolt Threads等國際知名公司有一定合作。另外，該公司在真菌菌絲復合材料的深入開發如軟性材料及植物蛋白方面也取得了不錯成果。

國內真菌塑未來團隊利用真菌培養技術，培養了一批高度發達的菌絲膜，它能夠在任何有機基質上生長，同樣的真菌能在不同條件下用不同方法來培養，因此，材料形態多種多樣，從具有一定彈性的橡膠類材料，到類塑料材料或皮革。

總體來說，國內目前還沒有相關的技術文獻，而在國外，各大科技公司已著手對真菌進行商業性研發，并已生產出具有各類性能的真菌材料，存在很大的發展空間。

2 真菌菌絲復合材料特性分析

真菌菌絲復合材料是一種以廢棄農作物桿莖、種殼等農業副產品或者木屑為基材，在其中培養真菌，使其長出一定密度的菌絲作為生物黏著劑，從而固定基材，使之擁有使用強度的生物復合材料。相較于傳統不可再生復合材料，真菌菌絲復合材料最大的特性在于可降解，具有可持續性以及環境友好性。主要體現在以下幾個方面：

在農業生產方面，塑料制品積聚在土壤中，會造成農業減產以及土壤污染，影響作物生長，危害農田生態環境。而真菌復合材料作為生物材料，可在微生物作用下于180天內分解，并為作物提供養分，解決了農田污染的問題。

在生物活動方面，動物將傾倒在陸地上或水中的廢棄塑料制品當作食物誤食而導致死亡的案例不勝枚舉。而真菌菌絲復合材料無毒無污染，即使動物誤食，也可通過體內消化系統分解，緩解了人類活動對生物活動造成的影響。

在自然資源方面，因其能夠替代塑料制品，可以減少化石能源的消耗，降低二氧化碳排放，對于可持續發展有著重要意義。

相較于其他壓制成型的短纖維生物復合材料，真菌菌絲復合材料在工序上更加簡單，無須使用傳統黏著劑，并且擁有更小的密度，減少了運輸上的能源消耗。

另外，基材的選擇不同、培養環境的不同，都會影響最終的結果。因此，可以通過人工控制變量生產出適應不同應用場景的真菌菌絲復合材料，豐富材料的多樣性。同時，可以通過模具控制真菌菌絲的生長，也可以達到一次成型，無須后期加工的效果，在工序上節約了能源及人力資源。

在安全性方面，成品菌絲會被脫水滅活，可以有效防止菌絲繼續生長、包子擴散以及材料霉變等問題，也消除了一系列過敏源及病原體，并且經過滅活的產品形狀不會發生變化，維持了其使用強度，是可以安全使用或者接觸皮膚的，且具有一定的耐火性及耐水性，不會釋放任何有揮發性的有機化合物，也不容易在紫外線光照下老化，有效地保證了材料的使用強度。

3 真菌菌絲復合材料在產品設計中的應用

現階段，真菌菌絲復合材料的主要應用還是停留在對傳統塑料制品的替代方面，如Ecovative的板材MycoComposite和用于DELL的包裝材料，以及玩具設計、寵物用品設計等。因菌絲體的特殊結構，該材料在其他領域的應用也日益增多，比如Ecovative的菌絲體生產品臺MycoFlex在食物及服飾方面的應用。

同時，基于真菌菌絲復合材料的低廉成本和安全性，及其在一定程度上防水耐火的特性，其亦可用于一次性用品領域，如公共場所的餐具、衛生用品等。而因其具有彈性以及生長可控性，可作為柔性織物材料在家裝方面有所嘗試，如定制家具、室內軟裝等。另外，高強度的菌絲板材也可用于臨時建筑、集會設施等方面，低廉的制造成本以及便于降解的特性，可有效控制臨時設施的制造及處理成本，減小城市垃圾對環境的破壞。

4 結語

目前，人們對于生態環境的重視程度逐漸加深，對于環保型生物材料的需求呈上升趨勢。當前，對于生物材料的年需求量巨大，但產量在2016年才達到600萬噸/年，因此，真菌菌絲復合材料可以對生物材料領域進行有效補充，并且，由于其優秀的材料性質及可控的多樣性，未來其在環保材料領域的作用將逐步得到體現，應用范圍也將日益廣泛，定會出現在未來產品設計的眾多方面及應用領域之中。

參考文獻：

[1] Jiang L，Walczyk D，Mooney L，et al . Manufacturing of mycelium-based biocomposites[J]. SAMPE，Long Beach，CA，June，2013（08）：6-9.

[2] 雷瑩.材料在產品設計中的創新應用研究[J].中國建材科技，2017，26（04）：85-86.

作者簡介：張稼良（1994—），男，河南許昌人，碩士在讀，研究方向：工業設計。