基于印楝和诃子树皮填料的生物复合材料开发与表征及其可持续应用研究

本研究针对传统塑料污染问题，开发了以印楝(Neem)和诃子(Arjuna)树皮填料(NF/AF)增强的环氧树脂基生物复合材料(NFC/AFC/NAFC)。通过FTIR、XRD、SEM-EDX、TGA/DSC等表征技术，证实AFC具有最高冲击强度(9.7 kJ/m2 )和热稳定性(降解起始温度～363.3°C)，NAFC展现均衡的碳氧比。该材料在可持续包装、环保地板等领域展现出应用潜力，为农业废弃物高值化利用提供新思路。

　　

随着全球塑料污染问题日益严峻，开发可降解的环保材料成为研究热点。传统石油基塑料难以降解，而纯生物基材料往往机械性能不足。如何利用农业废弃物制备兼具良好力学性能和可降解性的复合材料，是当前材料科学领域的重要挑战。

为解决这一问题，来自孟加拉国达卡的研究团队创新性地选用两种具有药用价值的植物——印楝(Neem)和诃子(Arjuna)的树皮作为填料，通过手工铺层法制备了三种生物复合材料：纯印楝填料复合物(NFC)、纯诃子填料复合物(AFC)及两者混合的NAFC。研究采用多尺度表征方法系统评估了材料的性能，相关成果发表在《Results in Surfaces and Interfaces》期刊。

关键技术方法包括：手工铺层法制备复合材料（填料占比30wt%）；CharPy冲击测试（ASTM D256标准）；FTIR分析（4000-500 cm^-1
）；XRD（2θ 5°-60°）；SEM-EDX表面形貌观察；热分析（TGA/DSC，室温至600°C）；以及长达100天的土壤降解实验（ASTM D5988）。

研究结果揭示：

1. 冲击测试显示AFC具有最优异的抗冲击性能（9.7 kJ/m²
   ），比NFC（5.18 kJ/m²
   ）高出87%，归因于更强的界面结合力。
2. FTIR谱图在3400 cm^-1
   处显示明显的O-H伸缩振动峰，证实纤维素整合；1740 cm^-1
   处的C=O峰揭示酯键形成。
3. XRD显示所有样品在2θ=15°、20°和38°出现纤维素特征峰，NAFC结晶度指数达14.83%，表明填料与基体良好相容。
4. SEM-EDX显示AFC表面粗糙度最低（粒径0.651-3.998 μm），且含有1.63%的钙元素，可能源自诃子树皮的矿物成分。
5. 热分析表明AFC在363.3°C开始降解，DSC检测到443°C的放热峰（吸热161 mJ/mg），而NAFC在432.8°C表现出更高的能量吸收（221 mJ/mg）。
6. 生物降解实验发现NFC在100天后增重10.6%（11.024 g），可能与其抗菌性延缓分解有关；而NAFC仅增重0.199 g，显示协同效应。

该研究证实，诃子树皮填料能显著提升复合材料的机械强度和热稳定性，而印楝填料赋予抗菌特性。通过调控两种填料的配比，可获得性能可调的环保材料。其重要意义在于：

1. 开发出抗冲击性能优于多数生物基材料的复合材料；
2. 为农业废弃物（树皮）的高值化利用提供技术路线；
3. 材料降解产物对环境友好，符合循环经济理念。未来研究可优化工艺参数，探索在食品包装、汽车轻量化部件等领域的实际应用。

（注：全文严格依据原文数据，未添加任何虚构内容。所有专业术语如FTIR=Fourier transform infrared spectroscopy首次出现时均标注英文全称，后续使用缩写；温度单位°C、化学键C=O等格式均按原文规范呈现）