竹子“变身”高透光电磁屏蔽材料******
竹材是一种常见的生物质材料,具有可持续性、生长速度快、资源丰富等优点,被广泛用于家具制造及家居装饰用材领域。但是,你见过透光竹材吗?它不仅透光还可以隔热、保温、屏蔽电磁,这样神奇的材料是怎么制成的呢?
近日,南京林业大学家居与工业设计学院吴燕教授领衔的课题组,通过一种简单高效的处理方式,将竹材转化为具有良好光学性能的透光原竹和透明竹片,同时保留了原竹天然形状和纤维素骨架结构。日前,相关研究论文发表于国际期刊《纳微快报》。
科技创新将竹材利用最大化,竹材逐渐作为木材、塑料、钢筋等材料的替代品被开发利用,形成了重组竹、竹编工艺品、竹纤维制品、竹碳制品等100多个系列上万个品种,竹材产品已经覆盖生产生活的各个领域。我国是世界竹材产品生产、贸易第一大国,2020年,全国竹产业产值近3200亿元。
随着人们对家居环境个性化装饰需求的日益增多,将竹材等环保材料转化为新型材料的研究越来越多,吴燕课题组的研究便是其中之一。
论文第一作者王晶介绍,透光竹材的制备主要分为两个步骤,第一步是去除发色基团,第二步是浸渍折射率与竹纤维素模板相同的聚合物。
由于竹材的孔隙率较低,竹材去除木质素和浸渍聚合物的时间比巴沙木、杨木等密度较小的木材要长,因此制备具有一定厚度的透光竹材是一项挑战。
该课题组选取5年生毛竹为原材料,将去青后的原竹浸泡在过氧化氢和乙酸混合溶液中,再利用简单的化学预处理脱除原竹中的木质素,木质素的去除会导致更多孔隙出现,有利于下一步的填充过程。最后向竹纤维素模板中填充折射率指数与其相匹配的树脂,再经过快速固化工艺,一款具有优异光学传输性能、抗拉伸性能、表面装饰性和美学价值的透光竹材便应运而生了。与其他不同聚合物浸渍方法制备的生物质透明样品相比,透光原竹固化时间非常短,因此显示出显著的快速制备加工潜力。
“此类将原竹直接加工成竹纤维素模板再合成透明材料的方法,将大大减少前期原料机械加工和后期原料成型的步骤,不仅减少了能耗,也减少石化资源的浪费。”吴燕说。同时,这个方法还可以用于处理其他高密度、低孔隙率的生物质材料。
据介绍,透光竹材的壁厚可达6.23毫米,透光率约60%,照度为1000勒克斯,吸水质量变化率小于4%,纵向抗拉强度达到46.40兆帕,表面性能为80.2HD(布氏硬度计测试出来的硬度单位)。
吴燕教授领衔的课题组将透光原竹与透明竹片、电磁屏蔽膜组成一款复合器件,整体结构类似于常见的蜂窝板,其中透光原竹充当核心骨架、透明竹片为面板、锡掺杂氧化铟薄膜为功能层。
经过研究发现,这款复合器件可表现出显著的隔热、保温性能以及电磁屏蔽性能,在家居与建筑装饰材料领域具有广阔前景。(记者 张 晔 通讯员 方彦蘅 姚会春)
中央农村工作会议系列解读⑩科技创新是农业强国建设的重要驱动力******
作者:王晓君、毛世平,中国农业科学院农业经济与发展研究所
2022年12月召开的中央农村工作会议做出了全面推进乡村振兴、加快建设农业强国的总体战略部署。会议提出要依靠科技和改革双轮驱动加快建设农业强国。我国作为传统农业大国,向农业强国迈进是社会主义现代化强国建设的根本要求,但农业强国建设任务重、涉及范围广,核心利器在于科技创新,科技是农业农村现代化发展的首要驱动力。
一、深刻理解科技创新在农业强国建设中重要驱动作用
党的十八大以来,国家实施创新驱动发展战略,科技创新被摆在国家发展全局的核心位置。农业科技创新作为国家科技创新重要组成部分,在“三农”发展中的战略地位日益凸显。党的十八大以来,科技创新不断渗透到“三农”发展全局,对现代农业发展的支撑引领作用显著提升,科技已成为农业农村经济社会发展的首要驱动力。党的二十大和中央农村工作会议都突出强调,科技创新是引领农业现代化的第一驱动力。只有通过科技创新,不断提高农业生产效率和农产品国际竞争力,才能让农业产业强起来;只有通过科技创新不断突破资源环境刚性约束,走生态低碳之路,赓续农耕文明,才能让农村美起来;只有通过科技创新,瞄准“农村基本具备现代生活条件”的目标,实施乡村建设行动,才能让农民富起来。未来,必须把科技创新摆在核心战略地位,优先支持,优先发展,走中国特色创新驱动农业强国道路。
二、我国农业科技创新突出的三大短板
世界农业强国的共性特征之一是农业科技创新能力强,科技对农业的贡献率达到80%左右,2021年我国农业科技进步贡献率为61%,农业科技创新还存在一定差距,突出短板主要体现三个方面。
一是农业研发实力整体不断提升,但原始创新能力不足。《2022中国农业科技论文与专利全球竞争力分析报告》指出,我国农业科技论文与专利竞争力稳居全球第一方阵。农业科技论文总发文量、高被引论文量和Q1期刊论文量均排名第一。中国农业发明专利申请以62.83万件保持全球第一。但我国农业基础创新能力不足,部分核心关键技术受制于人。世界农业强国种业已进入“生物技术+人工智能+大数据信息技术”的育种“4.0时代”,我国仍处在以杂交选育和分子技术辅助选育为主的“2.0时代”至“3.0时代”之间,种业原始创新能力不足,缺少重大突破性的理论和方法,关键技术与战略性产品研发水平相对较低,国际竞争力优势相对较弱。
二是农业科技创新体系初步建立,但涉农企业创新能力不足。初步形成政府主导、“科研院所+高校+企业”等多层次、多主体参与的农业科技创新体系。我国现有地市级以上农业科研机构974个,农林类院校98所,涉农类规模以上企业约7万家。但农业科技创新体系整体效能不高,短板在涉农企业创新能力不足。《2022中国涉农企业创新报告》显示,我国389家上市涉农企业创新指数为47.28(满分:100),创新能力整体偏低,涉农企业创新投入强度2.60%,为全行业的一半,且尚未成为创新决策和创新组织主体,75%不具备重点科研平台,包括国家级、农业农村部级别的创新平台及博士后工作站。
三是建立了世界最大农技推广体系,但基层推广公益性属性不断退化。我国农技推广体系是在计划经济体制下建立,为农业发展做出过极大贡献。截至2020年,农业农村部所属种植业、畜牧兽医、水产、农机化、综合站五个系统,部、省、地、县、乡五级,共有国家农技推广机构7.55万个,农技推广人员51.40万人,如此庞大的农技推广队伍,既服务于分散经营的2.3亿小农户,也服务于生产规模相对较大的300多万家新型农业经营主体,服务范围覆盖全国农业生产区域2400余个县。但当前由于科研、教育与推广体制相互脱节,农业推广资金严重不足,基层公益性农技推广机构在某些地方正在不断退化,基层推广人员队伍正不断萎缩。
三、提升农业科技创新能力的主要发力点
针对农业科技创新的突出短板,不断突破科技和体制机制障碍,推动高水平农业科技自立自强实现,着重从以下三个方面发力。
一是加大农业科技投入,强化农业基础研究。农业强国建设要坚持农业科技优先发展方针,加大农业科技投入,让农业科技投入强度由2020年的0.67%尽快提高到全国科技投入强度平均水平(1.5%),并且逐步接近农业强国水平(2%-3%)。加大基础研究的经费投入比重,由2020年的4.53%逐步提高到10%左右水平,进而达到世界农业强国的水平(15%左右),支撑多领域实现“从 0到 1”的原创性突破创新,强化对基因组学、作物杂交育种理论、预防兽医学、重大病虫害成灾机理等基础研究支撑。
二是强化涉农企业技术创新主体地位,提升农业科技创新体系效能。健全优质涉农企业梯度培育体系,尽快培育一批大型国有涉农企业成为国家战略科技力量,扶持一批科技型骨干涉农企业成为创新重要发源地,支持中小微涉农企业创新发展,鼓励专业化技术服务平台企业建立。引导中央企业、民营科技型骨干企业牵头组建创新联合体,开展校企、院企科研人员“双聘”等流动机制试点,尽快落实科研人员到企业兼职兼薪细则,推广涉农企业科技特派员制度。
三是促进公益性农技推广体系新跃升,壮大社会化科技服务力量。通过基层乡镇机构改革,规范设置农技推广机构和农技专岗,进一步整合各方人力资源,从农业乡土专家、种养能手、新型农业经营主体技术骨干、公费农科生中充实基层农技人员力量,优化基层农业工作体制机制,给予充足编制和资金支持。通过政府购买农技推广服务清单等方式,支持社会化农业科技服务力量承担可量化、易监管的农技服务。支持农业科技社会化服务组织开展个性化精准化农技服务,引导其与小农户建立紧密的农技推广服务联结机制。
(文图:赵筱尘 巫邓炎)