木纤维/丝状真菌纤维复合材料的超微构造解析与生物模板效应研究

Filamentous edible fungus fiber and bacterial cellulose was high similarity on the physical and chemical structure, as a kind of renewable biomass resources, and holds great potential for the development of filamentous fungus fiber-based functional composite materials. In this project, an academic idea is originally proposed to build an efficient and universal platform for wood fiber/fungi fiber oriented growth and biological composite materials. Wood fiber as growth substrate for filamentous edible fungus fiber, a green bionic approach to constructing an efficient and universal platform for wood fiber/fungi fiber fungus fiber oriented growth and biological composite materials by designating the growth mechanism based on the microscope observation, space simulation analysis software ArcGIS and modern analytical technique. On this basis, wood fiber/filamentous fungus hyphae/hydroxyapatite composite materials will be synthesizes by biomimetic methods. Template effect and combination mechanism of wood fiber/filamentous fungus with hydroxyapatite will be proposed. The research results of this project will open a new technological path for the high-valued utilization of wood fiber and filamentous edible fungus fiber-based functional composite materials.

丝状食用真菌纤维与细菌纤维素在物化结构上具有很高的相似度，作为一种可再生的生物质资源，在开发丝状真菌纤维功能性生物复合材料方面拥有巨大潜力。本项目原创性地提出构建木纤维/丝状真菌纤维定向生长及生物复合材料制备高效通用平台的学术思想。拟以木纤维和丝状食用真菌纤维为研究出发点，在木纤维生长基质中，采用直观测量、空间模拟软件以及现代分析技术相结合的手段来探讨木纤维/丝状真菌纤维复合物的生长转化机制，以此为探索木纤维/丝状真菌纤维复合材料可控生长的突破口，实现新型木纤维/丝状真菌纤维复合材料的可控制备。在此基础上，以羟基磷灰石为基体，结合多种分析表征手段，探讨利用木纤维/丝状真菌纤维/羟基磷灰石生物复合材料作为骨组织修复材料仿生载体和多维吸附材料的可行性，阐述木纤维/丝状真菌纤维与羟基磷灰石的结合及模板效应机理，为开发新型木纤维/丝状真菌纤维功能性生物复合材料的制造开辟一条全新的技术路径。

针对于农林废弃生物质资源利用率低、附加值低的问题，本项目以富含丝状真菌纤维的菌糠的高值化利用为出发点，从研究菌糠中丝状真菌纤维的形状、组成以及物化结构特征入手，厘清丝状真菌纤维的结构和构效之间的关系，利用水热、仿生化和异质复合等手段和方法，开创了采用含有丝状真菌纤维的菌糠等废弃生物质资源制备高性能、高附加值功能材料的先河。建立了多种丝状真菌纤维仿生异质复合材料的制备体系，使其在吸附、光催化降解染料、生物质重整制氢以及去除污染物等方面均取得较好的效果，进而为菌糠这一废弃生物质资源的精细化和高值化利用提供新策略。项目在丝状真菌纤维的形貌调控、多角度高值化产物制备方面的研究已达到国际领先水平，对于富含丝状真菌纤维的废弃生物质资源利用新途径的探索，有助于丰富废弃林木生物质综合利用的范围及理论。本项目标注的SCI论文14篇、中文核心期刊论文5篇，其中影响因子>5.0的9篇，2篇被评为热点论文，2篇被评为ESI高被引论文，1篇被选为期刊封面论文，1篇被评为2019年中国百篇最具影响力国际学术论文；申请国家发明专利4件，其中3件已获授权。课题组受邀参加多次国内外学术会议，做大会特邀报告1次、分会场报告8次。培养了优秀硕士研究生4名。凭借本项目的研究积累，项目负责人在2019年获梁希林业科学技术奖技术发明类一等奖1项、黑龙江省科学技术奖二等奖1项，并获得黑龙江省杰出青年科学基金项目的资助。所在团队荣获“全国高校黄大年式教师团队”、“全国工人先锋号”和黑龙江省“头雁计划A类”。项目已超额完成研究目标以及研究任务指标。