油菜籽秸秆和 树脂灵芝 菌丝体生物复合材料水分行为和热性能的生产和测试
2025年9月5日
在这里，我们提出了一种优化的方法，用于从石化产品和污染材料中生产菌丝体复合材料（MBC），用于隔热应用。为了实现碳中和和可持续，菌丝体生物复合材料等生物基和可堆肥材料可能是解决方案。为了确定它们是否符合施工标准，进行了几项实验。
我们的研究旨在通过开发与现有传统材料竞争的材料，将菌丝生物复合材料融入建筑行业。我们关注性能、耐用性和适用性。该方案弥补了确保菌丝体生物复合材料正确生产和检测符合建筑行业标准的不足，重点是实现可重复且均匀的实验结果。
该材料的性能与传统建筑材料相当，尤其是在保温方面，凸显了其潜力。下一个挑战是解决耐用性和使用寿命终点管理。后者是生物基建筑材料的新颖考虑。
我们将继续关注菌丝体的构建材料，未来也将关注纯菌丝体材料，考察真菌物种的内在价值，以及菌丝体生物复合材料。我们还关注工业领域的自动化。首先，使用无菌接种环将完全定殖的直径100毫米的灵芝培养皿切成四个等切段。
将两段定殖培养基转移到无菌实验室搅拌杯中。在杯中加入50毫升麦芽提取物高汤，与琼脂上的菌丝体混合。然后将接种好的肉汤混合物倒入装有高压灭菌器、纤维素和水的袋子中。
手动按摩袋中内容物两分钟，确保均匀混合。现在将气候舱设置为30摄氏度，相对湿度80%，并将接种袋转移到气候舱中，浸泡五天。准备底材时，将一个空碗或桶放在秤上并褫成。
然后把底材转移到桶里，记录其重量。接下来，将脱矿水相对于基材的比例以1.65比1称重。用手充分搅拌基材和浇水。
处理大量基材时使用水泥搅拌机。然后将水合的基质混合物放入可自压灭菌的袋中。将袋子放入高压灭菌器，在121摄氏度下运行一个循环25分钟。
对于基质接种，使用秤秤称重卵体为基质和水总湿重的10%。将称重后的卵倒入装有消毒基质的袋子中。然后用热封剂或胶带封住袋子，轻轻摇晃或按摩袋子两分钟，使卵粒均匀分布。
做模具时，用秤称模具。用已接种的底材填充，均匀铺开，形成平坦的表面。之后，用有孔的锡箔覆盖模具，并用胶带固定。
将填充并覆盖的模具放入设定为25摄氏度、相对湿度80%的气候舱中，浸泡7天。大约七天生长后，小心地将样品从模具中取出。将它放在烘烤纸上，放入设定为65摄氏度的烤箱中烘烤24小时，以吸收水分并防止粘附。
校准热流量计软件后，将基本数据和试样描述输入软件。根据需要设置上下板温度。然后将菌丝体复合材料样品放入热流计中，关上门。
选择之前已进行的校准。然后左键点击2.1千帕的负载设定点，点击开始按钮启动测试。测量比热容时，将菌丝复合样品放入热流量计内，并牢固关闭门。
设置设置点表中指定的值。并选择之前执行的空堆栈校准。左键点击，将负载设定点标记为2.1千帕。
然后点击开始按钮。为了分析水分吸收和脱附，准备一个水箱，注满水的四分之一高度。用三条塑料胶带将菌丝基复合样品悬浮在水面上，但不接触它。
然后用微针卡尺测量样品。在零、0.5、1、2、4、8、24和48小时的指定间隔内，取出水箱中的样本。用秤称重，快速测量尺寸以减少水分流失。
每次测量后，将样品放回水箱并盖上盖子。48小时后，将样品从水箱中取出，放入设定为25摄氏度、相对湿度40%的气候箱中。对于抗压强度测量，使用游标卡尺按标准程序测量基于菌丝体的复合样品尺寸。
将样品放入通用测试机，置于下方压缩板的中心位置。然后打开通用测试机，启动作系统以确保连接正确。在软件中，使用搜索工具搜索ISO 29469。
右键点击列出的标准，然后点击编辑方法继续。在通用测试机软件中按下“开始实验”按钮即可启动压缩测试。要处理新鲜样本，需将其悬浮在水箱中24小时，如前所述。
将未用完的湿润样本转移到设定为50摄氏度、风扇通风的烤箱中，烘烤12小时。为了评估防水效果，请在20毫升的Erlenmeyer中加入9毫升水和1毫升蓝色染料，充分混合。然后用细毡笔将菌丝体复合样品表面划分为四个象限。
用微量移液器测量100微升的染色水。在四个象限的平面上放置一滴水滴。使用三脚架相机，与样品顶部平面对齐，拍摄每一滴水滴的照片。
通过目视检查的样品表面为白色均匀，质地光滑，无变色或剥落，符合生长良好菌丝基复合材料的预期外观。基于菌丝体的复合样本显示出污染迹象，包括多色表面斑块，如绿色、黑色、黄色和蓝色，以及质地不均和剥落或过度生长的区域。第三个质量较差的MBC实例显示结构松散，可见稻草颗粒，菌丝覆盖不完整。
样品的平均热导率始终保持在0.0367瓦每米开尔文，证实了其绝缘性能足够。平均抗压强度在干燥后状态最高，为24.99千帕，其次为干态为21.02千帕。在潮湿条件下最低，为14.85千帕。
查看完整文字稿并访问数千部科学视频
概述
本研究提出了一种优化的方法来生产菌丝体基复合材料（MBCs），旨在用于保温应用。该研究将这些生物复合材料整合到建筑行业，重点关注性能和耐久性。
关键研究组成部分
科学领域
- 生物复合材料
- 建筑材料
- 可持续材料
背景
- 菌丝体基复合材料被认为是石化材料的环保替代品。
- 对可持续建筑材料的需求日益增长。
- 当前的材料往往无法满足环境标准。
- 研究旨在确保符合建筑行业标准。
研究目的
- 开发具有竞争力的建筑行业菌丝体生物复合材料。
- 解决这些材料的性能和耐久性问题。
- 确保可重复和均匀的实验结果。
使用的方法
- 菌丝体复合材料的实验测试。
- 与传统建筑材料的比较。
- 专注于保温性能。
- 耐久性和生命周期管理评估。
主要结果
- 菌丝体生物复合材料显示出与传统材料相当的保温性能。
- 研究突出了生物复合材料在建筑中的前景。
- 耐久性仍然是未来研究的挑战。
- 生命周期管理是这些材料的一项新考虑。
结论
- 菌丝体基复合材料可以为可持续建筑做出贡献。
- 需要进一步研究以提高耐久性。
- 解决生命周期管理问题对采用至关重要。
常见问题
Executive Industry Relevance
Optimized production and quantitative testing of mycelium bio-composites address the need for sustainable, high-performance insulation materials in construction and materials science. Rigorous evaluation of thermal, moisture, and mechanical properties enables predictive confidence for early-stage material selection and portfolio triage. These advances support risk-adjusted decisions for integrating biobased alternatives into industrial R&D pipelines.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Quantitative testing of thermal and moisture properties enables hypothesis-driven material selection.
- Standardized protocols reduce mechanistic ambiguity in material performance assessment.
- Benchmarking against conventional insulators supports predictive confidence for further development.
Screening & Assay Development
- Validated measurement of thermal conductivity and compressive strength ensures reproducibility across batches.
- Moisture absorption and desorption assays provide quantitative outputs for screening candidate formulations.
- Standardized visual and mechanical quality controls enable reliable evaluation of composite integrity.
Translational & Preclinical Research
- Alignment with industry benchmarks facilitates translational continuity from lab-scale to industrial-scale production.
- Durability and end-of-life management considerations inform risk-adjusted advancement decisions.
- Quantitative data on hydrophobic coatings support adaptation for diverse environmental conditions.
Pipeline & Workflow Integration
This methodology positions mycelium bio-composites for integration from early discovery through preclinical material validation in sustainable materials R&D.
- Discovery Biology: Quantitative property testing supports hypothesis-driven material optimization and pathway clarification.
- Screening: Standardized assays for thermal, moisture, and mechanical properties enable reproducible candidate evaluation.
- Analytics: Statistical analysis of dependent variables such as conductivity and strength informs comparative decision-making.
- Translational Research: Industry-aligned benchmarks facilitate continuity from discovery to preclinical validation.
- Enterprise Reuse: Protocols and measurement standards are adaptable for broader biocomposite development pipelines.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Predictive confidence in material performance and reduction of mechanistic uncertainty.
- Operational Value: Standardized, scalable protocols for reproducible material production and testing.
- Strategic Value: Informed go/no-go decisions and capital-efficient portfolio advancement.
- Portfolio Impact: Risk-adjusted prioritization of sustainable material candidates for further development.
Implementation Considerations
- Expertise in sterile technique and quantitative material testing is required.
- Instrumentation needs include heat flow meters, universal testing machines, and climate chambers.
- Cross-team standardization of protocols ensures reproducibility and comparability.
- Adaptation across different lignocellulosic substrates may require protocol adjustments.
- Durability and end-of-life management remain practical limitations for industrial adoption.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:00
Introduction
1:11
Mycelium-Based Composites Production for Thermal Insulation Applications
4:04
Material Testing of Mycelium-Based Composites: Thermal Conductivity
4:44
Specific Heat Capacity
5:15
Moisture -Sorption
6:18
Compressive Strength
7:25
Surface Hydrophobicity
8:09
Results
