生态环境材料

生态环境材料

摘要：本文主要对现阶段的生态材料的研究方向，发展趋势做了简要介绍，而着重叙述了生态环境材料的一些具体应用，主要包括生物降解材料、绿化混泥土、仿生物材料以及一些用于河道治理中的生态环境材料。

关键词：生态环境材料；生物降解材料；仿生物材料；绿化混泥土；河道治理生态材料. Abstract: This paper focuses on research, development trend of eco-materials stage to do a brief introduction, and focus on the specific application described some ecological materials, including biodegradable materials, green concrete, and some imitation of biological materials for river training the eco-materials.

Key words:Eco-materials; Biodegradable materials; Imitation of biological materials; Green concrete; River training ecological materials.

1、引言

全球性生态环境的迅速恶化和资源面临枯竭的问题，是21世纪人类生存和发展所面临的重大危机，已成为国际社会普遍关注的焦点之一，持续发展的思想和具体行动计划已在全世界被普及和实施，努力实现社会和经济可持续发展已成为世界各国共同追求的目标。发展是人类永恒的主题，而如何解决发展进程中的资源与环境问题，是人类生存的前提。而对生态材料的应用和研发也就显得迫在眉睫，生态环境材料是指那些具有良好的使用性能和优良的环境协调性的材料。良好的环境协调性是指资源、能源消耗少，环境污染小，再生循环利用率高。生态环境材料是人类主动考虑材料对生态环境的影响而开发的材料，是充分考虑人类、社会、自然三者相互关系的前提下提出的新概念，这一概念符合人与自然和谐发展的基本要求，是材料产业可持续发展的必由之路。

2、研究方向

生态环境材料研究的主要方向有：（1）减少人均材料流量，减少材料集约化程度；（2）减少寿命周期中的环境负荷，使用生态化的生产工艺；（3）开发天然能源，使用藏量丰富的矿物和天然材料；（4）避免使用有害物质，使用“清洁”材料；（5）使用长寿命材料，强化再生利用，强化生物降解性；（6）修复环境，

强调生态效率(性能一环境负荷比)；（7）环境负荷小的高分子合金设计；（8）可再生循环高分子材料的设计；（9）完全降解高分子材料设计；（10）高分子材料加工和使用过程中产生的有害物质无害化处理技术。

3、生态环境材料的具体应用

3.1生物降解材料

生物降解材料是指在一定条件下，能被土壤微生物（如细菌、霉菌、藻类等）或其分泌物在酶或化学分解作用下降解的材料。理想的生物降解材料是一种具有优良使用性能，废弃后可被环境微生物完全分解为二氧化碳和水，最终被无机化而成为自然界中碳元素循环的一个组成部分的高分子材料。生物降解性高分子材料的降解通常是以化学方式进行的，即在微生物活性的作用下，酶进入聚合物的活性位置并渗透至聚合物的作用点后，使聚合物发生水解，从而使聚合物的分子骨架发生断裂，成为小的链段，并最终断裂成稳定的小分子产物，完成降解过程。一般高分子材料通过生物物理作用、生物化学作用和酶的直接作用等途径而进行降解。接下来，是几种生物降解材料的介绍。

3.1.1聚乳酸

聚乳酸（PLA）是一种新型的生物降解材料，也称为聚丙交酯，属于聚酯家族。聚乳酸由可再生的植物资源（如玉米）所提取的淀粉原料制成，淀粉原料经由发酵过程制成乳酸，再通过化学合成转换成聚乳酸。聚乳酸的热稳定性好，加工温度为170-230℃，有好的抗溶剂性，可用多种方式进行加工，如挤压、纺丝、双轴拉伸、注射吹塑等，在自然条件下可生物降解为二氧化碳和水，不会产生任何环境问题，被业界视为最有前途的生物降解塑料之一。聚乳酸材料具有无毒、无刺激性、强度高、良好的生物降解和生物相容性等特点，可用作可降解生物包装材料、药物控释载体、组织工程支架材料、骨科内固定材料等领域。

3.1.2聚羟基脂肪酸酯

聚羟基脂肪酸酯（PHA）属于天然高分子聚酯，是很多细菌在特定条件下合成的一种细胞内聚酯。PHA是聚羟基脂肪酸酯类材料的总称。PHA生物材料及其改性材料的热性能、力学性能、加工性能成了科研工作者的研究热点。研究主要集中在两个方面：一是PHA基本性能的研究，如高聚物的力学性能、热降解性能及其结晶性能；二是PHA及其改性聚酯纤维成形的研究，通过静电纺丝或熔融纺

丝进行纤维成形，研究初生纤维性能，为PHA纤维的工业化奠定理论基础。

3.1.3聚丁二酸丁二醇酯

聚丁二酸丁二醇酯（PBS）由丁二酸和丁二醇经缩聚而得，是目前世界公认的综合性能最好的生物降解塑料，用途极为广泛，可用于包装、餐具、化妆品瓶及药品瓶、一次性医疗用品、农用薄膜、农药及化肥缓释材料、生物医用高分子材料等领域。

3.1.4淀粉基生物降解塑料

淀粉基生物降解塑料是淀粉经过改性、接枝反应后与其他聚合物共混加工而成的一种塑料产品，在工业上可代替一般通用塑料等，用作包装材料、防震材料、地膜、食品容器、玩具等。淀粉基生物降解塑料已有30年的研发历史，是研发历史最久、技术最成熟、产业化规模最大、市场占有率最高的一种生物降解塑料。淀粉与PE、PP、PVA、PCL、聚乳酸等聚合物共混粒料已批量生产。

3.2仿生物材料

人工制造的具有生物功能、生物活性或者与生物体相容的材料称为仿生物材料。仿生物材料在生物兼容性的基础上，从材料的制备到应用都与环境、人体有着自然的协调性。已经研究开发的仿生物材料主要有生物陶瓷及其复合材料、组织工程材料和仿生智能材料等。组织工程材料是用于取代某些生物体组织器官或恢复、维持以及改善其功能的一类仿生物材料。常见的组织工程材料包括组织引导材料、组织诱导材料、组织隔离材料、组织修复材料和组织替换材料等。仿生智能材料是指能模仿生命系统，同时具有感知和驱动双重功能的材料。仿生智能材料刚刚出现十余年，但已经发展成为生物材料领域最引人注目的研究热点之一。目前主要有智能高分子凝胶材料、智能药物释放体系以及仿生薄膜材料等。

3.3河道生态材料

3.3.1生态石笼

生态石笼是由经特殊防腐处理的低碳钢丝用机器编织成六边形双绞合钢丝网组合成的箱笼，并在箱笼内充填石料形成整体结构。该结构具有挠性大、抗冲刷等特点，允许岸坡一定的变形，并且石料之间的孔隙保证了水土、动植物、微生物之间联系。水生植物可以在其间茂密生长，植物繁茂的根须可紧缚土壤，增强抗洪能力、稳定岸坡及延长石笼使用寿命。为延长石笼的使用寿命，防止钢丝