在科学研究殿堂中追求卓越,在产业开发热土上耕耘收获。近期我校黄彪教授团队在生物质资源高值化科研与产业开发方面取得佳绩,实现科研与实践的深度融合,展现了“顶天立地”的科研精神。
黄彪教授课题组长期致力于炭材料、纳米纤维素、竹醋、竹基材料等生物质资源高值化研发,在基础理论探索和关键技术攻关上不断取得突破。他们的研究成果不仅在材料领域国际学术知名期刊上发表,更在实际产业中得到应用,推动了相关产业的技术进步和产品创新,团队始终坚持以国家产业需求为导向,将科研成果转化为实际生产力。通过与企业的紧密合作,课题组的多项技术成果已成功转化为产品,进入市场,实现了经济效益和社会效益的双赢。
团队近5年获得福建省优秀博士学位论文3篇,一项专利转让45万元,3项成果获得省部级奖。
部分成果如下:
1. 科技特派员制度源起南平、兴于福建、推向全国,是习近平总书记亲自关怀指导、亲自总结提升的农村工作机制创新,致力推动广大科技特派员把论文写在田野大地上。
2022年5月31日,南平深入推进科技特派员制度,由蒋剑春、陈坚、胡培松、蔡美峰、姜标等院士及行业领军高端科技人员领衔,创建了13个重点产业科特派院士专家工作站,构筑产业科技创新公共服务平台,黄彪教授牵头成立的 “福建农林大学竹产品综合利用科特派专家工作站”为其中之一。
2024年10月21日,南平市召开全市科技大会暨科技特派员工作总结表扬大会,对在科技特派员工作中表现突出的集体和个人进行表彰,省科技厅厅长李志忠、南平市委书记袁超洪等领导出席会议并讲话,对科技特派员在促进地方经济发展和推动绿色创新中的重要作用高度肯定。黄彪教授领衔的“福建农林大学竹产品综合利用科特派专家工作站(竹产品综合利用科特派团队)在科技特派工作中表现优秀,被评为南平市科技特派员工作优秀集体。
2. 获得正山小种燃料棒专利转让45万及福建省专利奖。历经5年,团队成员唐丽荣、黄彪和陈学榕等师生成功研发并授权了 “一种正山小种烟熏专用燃料棒及使用方法”的国家发明专利。该专利技术的应用有效解决了由于松材线虫病导致的非物质文化遗产传统正山小种茶生产困境、国家公园生态安全,以及茶企、茶农因迁离原产地而面临的高成本等问题,专利技术不仅在传统正山小种茶叶生产技术方面取得了新突破,且有效缓解了武夷山国家公园生态安全与茶农经济利益的矛盾。另一方面,团队解决了长期困恼当地茶人们的一个难题,即自从国家公园成立后,茶艺人难以做出具有从前的传统正山小种茶独特的“桂圆味”,团队破解了其内在因素,为传承400年非物质文化遗产的传统正山小种茶风味找到了思路与解决方法,做出了贡献。该专利已通过普通实施许可方式转让,许可期限为5年,到帐专利转让费45万元人民币。另一方面,该专利技术荣获了2023年福建省专利奖。
在桐木村试验与金骏眉首泡创始人梁骏德(左3)合影 正山小种燃料棒生产合同签订仪式
3. 团队成果“微纳化纤维素的高效解离原理及其功能化调控机制” 荣获第十三届梁希林业科学技术奖自然科学奖二等奖。 项目以绿色制备与低碳改性技术为导向,历经近20年时间的攻关,围绕生物质基纳米纤维素的高效分离及高值化利用过程中的关键科学问题展开了系统研究,突破了纤维素纳米化和功能化改性的技术瓶颈,取得了系列原创性成果。
4. 团队成果“磷酸赋活法制备竹木质颗粒活性炭关键技术及产业化” 荣获2022年福建省科学技术进步奖二等奖。项目针对颗粒活性炭的生产存在难以兼顾高强度高吸附性、孔隙堵塞、能耗高和产率低等突出问题,从2008年起在自粘结成型技术制备木基颗粒活性炭等方面进行了持续研发,解决了颗粒活性炭生产中的一系列问题,对我国活性炭产业的技术换代升级发挥了重大作用。
5. 团队成果“竹木粉基人造板无醛胶黏剂”申请6项发明专利组合群。 以竹木材为主的木材加工产业是国民经济重要组成部分并展现出巨大潜力,团队基于机械力化学法,实现了竹木成分在化学力、机械力和热力的协同作用下充分活化,构建生物质基活性微元体系,研发成功以竹木粉为有效组分的高效能无醛胶黏剂,适用于胶合板、纤维板等人造板工业,成果可为石化基胶黏剂提供有效的环保替代方案,实现了“以木粘木”、“以竹粘竹”的理念策略;团队由此申请了6项发明专利组合群,该专利群结合国家双碳目标与绿色发展等重大战略需求,可为实现人造板产业绿色健康可持续发展,提高资源利用做出积极贡献。
6. 在新结构先进功能碳材料及微型超级电容器方面取得显著进展。以竹木加工过程中的剩余物木沥青为前驱体,利用其富含芳香结构和官能团的特点,同时,选择具有特定结构的松香衍生物,通过其与木沥青表面的含氧官能团发生反应,在碳纳米片层间引入可控的纳米间隙,籍以自组装诱导和化学活化策略,获得结构可控、电化学性能优异的多孔碳电极材料。研究还以导电聚合物、木沥青基碳材料和甘油体系纳米纤维素复合物为电极材料,实现了微型超级电容器的通用制备。成果为开发基于木沥青衍生碳材料的印刷微储能器件提供了新思路,并为生物质材料在智能电子中应用开辟了新路径。研究成果发表于国际知名期刊《先进功能材料》Advanced Functional Materials,团队硕士生谭宁宁为第一作者,唐丽荣副教授为通讯作者,福建农林大学为唯一作者单位。
论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.202411596
7. 在智能生物质基凝胶方面取得显著进展。以天然壳聚糖为水凝胶基体,通过引入羧基化纳米纤维素调节植酸的交联强度,得到的生物质基水凝胶在拉伸性、测量系数和导电性这三个应变传感器和柔性摩擦电纳米发电机电极最重要的性能指标之间达到了理想的平衡,研究成果发表在国际知名期刊《纳米能源》Nano Energy,团队硕士生王汉琛为第一作者,卢麒麟副教授为通讯作者。
论文链接:https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2024.109843
8.在仿生材料与增材制造仿生结构的性能优化及功能设计方面取得显著进展。受人体肌肉各向异性结构的启发,通过牵引力和冻融循环法诱导凝胶内部分子链沿着牵引力方向发生重排,形成定向排列结构,再基于单宁酸与聚合物分子链之间的多重氢键交联永久锁定水凝胶内部的取向排列结构,赋予水凝胶优异的各向异性结构和性能。该水凝胶可组装成具有高灵敏度的多维度应变传感器,同时又具备优异的生物相容性和抗生物污染性能并成功应用于可植入传感器。研究成果发表于国际知名期刊《先进功能材料》Advanced Functional Materials,团队林凤采博士为第一作者,黄彪教授及加拿大皇家科学院院士,加拿大工程院院士,加拿大国家讲席教授,阿尔伯塔大学教授曾宏波为通讯作者。
论文链接: https://doi.org/10.1002/adfm.202416419
9. 团队也在功能炭材料、松香基材料、传感、分离膜等领域取得了创新进展,相关研究成果在一些国际知名期刊发表。
(1)在松香基先进材料以及中草药材湿度高敏感检测领域取得新进展。研发了应用在石英晶体微天平传感器和无线电路中的新型松香酸铜/聚乙酸乙烯酯复合材料薄膜,相关研究成果发表在《传感器和执行器B:化学》Sensors and Actuators B: Chemical,论文第一作者为2021级硕士生谭宁宁,通讯作者为唐丽荣副教授,福建农林大学为唯一作者单位。
论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925400524013868
(2)在零维与二维等低维纳米材料方面取得新进展。低维纳米材料综合性能优良,在众多高新技术领域拥有广阔应用前景,论文巧妙地耦合零维鸟嘌呤纳米粒子与二维纳米片异质结构创建先端传感功能材料,相关研究成果发表在《传感器和执行器B:化学》Sensors and Actuators B: Chemical,论文第一作者为2022级硕士生赵澜,通讯作者为唐丽荣副教授与吕建华博士。
论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.3c13235
(3)在食品检测领域的高敏感传感材料方面取得显著成果,研发了鸟嘌呤/蛭石二维纳米复合材料,创新性应用于检测食品湿度传感的高敏感材料,相关研究成果已发表在《ACS应用材料与界面》ACS Applied Materials & Interfaces,论文第一作者为团队硕士生洪祺祺,论文通讯作者为唐丽荣副教授,福建农林大学为唯一作者单位。
论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.3c13235
(4)在纳米复合功能木材制备与应用方面取得新进展,采用界面合成技术研发了共价有机框架复合功能木材,该新型木材基功能材料具有超快的离子传导性能,相关研究成果已发表在Cell旗下综合期刊《细胞报告-物理科学》Cell Reports Physical Science。论文第一作者为团队硕士生方兆丰,通讯作者为游昕达副教授与黄彪教授,福建农林大学为第一作者单位和唯一通讯单位。
论文链接:https://www.cell.com/cell-reports-physical-science/fulltext/S2666-3864(23)00256-4
(5)在纤维素膜分离领域取得新进展,研发了可用于有机混合物高效分离的新型纤维素功能膜,相关研究成果发表在国际化工分离领域权威期刊《分离纯化技术》Separation and Purification Technology。论文第一作者为团队硕士生宋子凡,通讯作者为游昕达副教授与黄彪教授。福建农林大学为第一作者单位和唯一通讯单位。
论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1383586623020269
(6)在功能炭材料驱动的催化转化新技术领域取得显著进展,采用生物质衍生的磷掺杂功能炭将5-羟甲基糠醛高效温和氧化为高附加值的2,5-二甲酰基呋喃,相关成果发表在《可再生能源》Renewable Energy。论文第一作者为团队硕士生尹铸,通讯作者为卢贝丽教授,福建农林大学为第一作者单位和通讯作者单位。
论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960148123013034
(7)在先进炭材料柔性超级电容器方面取得新进展,采用“原位共掺杂/自调节活化”策略构筑了稳定的高比电容、高速率能力的超级电容器,相关研究成果发表在《国际生物大分子》International Journal of Biological Macromolecules,论文第一作者为团队硕士生王汉琛,通讯作者为卢麒麟副教授。
论文链接:https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.133346
(8)在功能炭材料吸附降解污染物方面取得进展,将MOF/多孔炭复合材料高温炭化用于污水中对苯二酚高效分离,相关研究成果发表在《ACS应用材料与界面》ACS Applied Materials & Interfaces,团队杨旋博士为第一作者,团队林冠烽教授和郑新宇教授为通讯作者,福建农林大学和宁波工程学院为共同通讯单位。
论文链接:https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsami.4c08530
(9)在功能炭材料的电容去离子技术领域取得新进展,采用Mn3O4负载的磷掺杂多孔炭电极,通过电容去离子实现对镧离子的高性能电吸附,相关成果发表在《环境管理》Journal of Environmental Management。论文第一作者和通讯作者为林冠烽教授,福建农林大学为第一作者单位和通讯作者单位。
论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0301479724008429