真菌菌絲復(fù)合材料特性及產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)用分析

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

關(guān)鍵詞：產(chǎn)品設(shè)計;環(huán)保材料;真菌

0 引言

目前使用的大多數(shù)復(fù)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(xù)的做法，這在環(huán)境污染日益嚴(yán)重、自然資源開發(fā)過度的今日，導(dǎo)致了一系列生態(tài)環(huán)境問題的產(chǎn)生，其中，塑料制品泛濫更是嚴(yán)重危害著地球生態(tài)環(huán)境的平衡。塑料制品充斥在人類社會生產(chǎn)生活的各個方面，尋求一種有效且環(huán)保的替代品，已然成為人類的當(dāng)務(wù)之急。對于真菌菌絲復(fù)合材料的研究，正是在此種背景下展開的。

1 真菌菌絲復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀

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

紐約的Ecovative Design公司與聯(lián)合學(xué)院（Union College）生物學(xué)教授Steve Horton的研究團(tuán)隊對真菌菌絲復(fù)合材料的包裝應(yīng)用方面的應(yīng)用價值展開了研究，目前處于較為領(lǐng)先的階段。研究團(tuán)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(jīng)消毒處理后添加真菌生長需要的其他養(yǎng)料，并摻入真菌孢子，壓制成塊狀，從而得到可用于產(chǎn)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(fù)合材料的深入開發(fā)如軟性材料及植物蛋白方面也取得了不錯成果。

國內(nèi)真菌塑未來團(tuán)隊利用真菌培養(yǎng)技術(shù)，培養(yǎng)了一批高度發(fā)達(dá)的菌絲膜，它能夠在任何有機(jī)基質(zhì)上生長，同樣的真菌能在不同條件下用不同方法來培養(yǎng)，因此，材料形態(tài)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(nèi)目前還沒有相關(guān)的技術(shù)文獻(xiàn)，而在國外，各大科技公司已著手對真菌進(jìn)行商業(yè)性研發(fā)，并已生產(chǎn)出具有各類性能的真菌材料，存在很大的發(fā)展空間。

2 真菌菌絲復(fù)合材料特性分析

真菌菌絲復(fù)合材料是一種以廢棄農(nóng)作物桿莖、種殼等農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品或者木屑為基材，在其中培養(yǎng)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(fù)合材料。相較于傳統(tǒng)不可再生復(fù)合材料，真菌菌絲復(fù)合材料最大的特性在于可降解，具有可持續(xù)性以及環(huán)境友好性。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面，塑料制品積聚在土壤中，會造成農(nóng)業(yè)減產(chǎn)以及土壤污染，影響作物生長，危害農(nóng)田生態(tài)環(huán)境。而真菌復(fù)合材料作為生物材料，可在微生物作用下于180天內(nèi)分解，并為作物提供養(yǎng)分，解決了農(nóng)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(dāng)作食物誤食而導(dǎo)致死亡的案例不勝枚舉。而真菌菌絲復(fù)合材料無毒無污染，即使動物誤食，也可通過體內(nèi)消化系統(tǒng)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(xù)發(fā)展有著重要意義。

相較于其他壓制成型的短纖維生物復(fù)合材料，真菌菌絲復(fù)合材料在工序上更加簡單，無須使用傳統(tǒng)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(yǎng)環(huán)境的不同，都會影響最終的結(jié)果。因此，可以通過人工控制變量生產(chǎn)出適應(yīng)不同應(yīng)用場景的真菌菌絲復(fù)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(dá)到一次成型，無須后期加工的效果，在工序上節(jié)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(xù)生長、包子擴(kuò)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(jīng)過滅活的產(chǎn)品形狀不會發(fā)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(fā)性的有機(jī)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(fù)合材料在產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用

現(xiàn)階段，真菌菌絲復(fù)合材料的主要應(yīng)用還是停留在對傳統(tǒng)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(shè)計、寵物用品設(shè)計等。因菌絲體的特殊結(jié)構(gòu)，該材料在其他領(lǐng)域的應(yīng)用也日益增多，比如Ecovative的菌絲體生產(chǎn)品臺MycoFlex在食物及服飾方面的應(yīng)用。

同時，基于真菌菌絲復(fù)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(lǐng)域，如公共場所的餐具、衛(wèi)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(nèi)軟裝等。另外，高強度的菌絲板材也可用于臨時建筑、集會設(shè)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(shè)施的制造及處理成本，減小城市垃圾對環(huán)境的破壞。

4 結(jié)語

目前，人們對于生態(tài)環(huán)境的重視程度逐漸加深，對于環(huán)保型生物材料的需求呈上升趨勢。當(dāng)前，對于生物材料的年需求量巨大，但產(chǎn)量在2016年才達(dá)到600萬噸/年，因此，真菌菌絲復(fù)合材料可以對生物材料領(lǐng)域進(jìn)行有效補充，并且，由于其優(yōu)秀的材料性質(zhì)及可控的多樣性，未來其在環(huán)保材料領(lǐng)域的作用將逐步得到體現(xiàn)，應(yīng)用范圍也將日益廣泛，定會出現(xiàn)在未來產(chǎn)品設(shè)計的眾多方面及應(yīng)用領(lǐng)域之中。

參考文獻(xiàn)：

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