在全球應對氣候變化、推動可持續發展的時代浪潮下，生物基高分子材料作為傳統石油基材料的重要替代品，正迎來前所未有的發展機遇。中國科學院寧波材料技術與工程研究所（以下簡稱“寧波材料所”）的生物基高分子材料課題組，正是這一前沿領域的重要探索者與創新引擎，致力于通過尖端技術研發，推動我國生物基材料產業的高質量發展。

一、生物基高分子材料的戰略價值

生物基高分子材料是指以可再生的生物質資源（如淀粉、纖維素、木質素、植物油及糖類等）為原料，通過生物、化學或物理方法制備的高分子材料。其核心優勢在于：

1. 可再生性：原料來源于生物質，可實現碳循環，減少對化石資源的依賴。
2. 環境友好性：部分材料具備生物可降解性，有助于緩解“白色污染”問題。
3. 低碳足跡：其生命周期內的碳排放通常低于傳統石油基材料，助力“雙碳”目標實現。

二、寧波材料所課題組的研發方向與技術突破

寧波材料所生物基高分子材料課題組依托中國科學院強大的科研平臺，聚焦國家重大需求與產業技術瓶頸，開展了系統性的研究工作，主要方向包括：

1. 高性能生物基單體與聚合物的設計與合成：

• 開發新型高效的催化體系，將生物質平臺化合物（如糠醛、5-羥甲基糠醛、乳酸、琥珀酸等）轉化為具有特定結構與功能的高性能單體。

• 創新聚合方法（如酶催化聚合、可控聚合等），制備分子量可控、結構明確的生物基聚酯、聚酰胺、聚氨酯等，其力學性能、熱穩定性、耐化學性可媲美甚至超越傳統工程塑料。

1. 生物基可降解材料的改性與應用拓展：

• 針對聚乳酸（PLA）、聚羥基脂肪酸酯（PHA）等主流生物可降解材料存在的脆性、耐熱性不足等問題，通過共聚、共混、納米復合等手段進行增強增韌改性。

• 研發適用于3D打印、高端包裝、醫用敷料、農業地膜等領域的專用牌號材料，提升材料附加值。

1. 生物基功能材料的創制：

• 利用生物質分子的獨特結構，設計開發具有自修復、形狀記憶、刺激響應、抗菌、阻燃等特殊功能的智能材料。

• 探索生物基碳材料、生物基彈性體等在新興領域的應用潛力。

1. 綠色加工技術與全生命周期評價：

• 研究生物基材料的節能、高效加工成型工藝（如發泡、紡絲、注塑），降低生產成本。

• 建立從“原料種植/收集”到“廢棄后處理”的全生命周期環境效益評估模型，為材料設計與政策制定提供科學依據。

三、從實驗室到產業化的橋梁

課題組不僅注重基礎研究與原始創新，更積極踐行“料要成材，材要成器，器要好用”的理念，致力于推動科技成果轉移轉化：

• 產學研協同：與國內外知名高校、企業建立緊密合作關系，共建聯合實驗室或研發中心，共同攻克關鍵技術。
• 工程化與中試：在寧波材料所完善的工程化平臺上，進行工藝放大與中試驗證，為規模化生產提供可靠的技術包。
• 服務地方經濟：緊密結合浙江省及長三角地區雄厚的制造業基礎與市場需求，推動生物基材料在汽車、家電、紡織、日化等傳統產業的綠色升級。

四、未來展望與挑戰

盡管前景廣闊，生物基高分子材料的大規模商業化仍面臨原料成本、綜合性能、回收體系等多重挑戰。寧波材料所生物基高分子材料課題組將繼續秉持創新精神，未來可能在以下方面深入探索：

• 原料多元化與高值化利用：開發非糧生物質（如秸稈、林業廢棄物）的高效轉化技術，避免與人爭糧。
• 分子精準合成與人工智能輔助設計：利用計算化學與機器學習，加速新型生物基聚合物的發現與性能預測。
• 閉環循環體系構建：研究生物基材料的化學回收與升級回收技術，實現真正的循環經濟。

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中國科學院寧波材料技術與工程研究所生物基高分子材料課題組的研發工作，是我國在綠色材料科技領域奮勇爭先的一個縮影。通過持續的技術創新與產學研深度融合，該團隊正努力將豐富的生物質資源轉化為性能優異、環境友好的先進材料，為構建資源節約型、環境友好型社會，保障國家材料戰略安全提供堅實的科技支撐，在生態文明建設的宏偉藍圖中書寫重要的材料篇章。