中國(guó)林科院內(nèi)的杜仲樹(shù)，是目前國(guó)內(nèi)樹(shù)冠最大的杜仲樹(shù) 杜紅巖攝
推薦詞
杜仲渾身都是寶。除了具有藥用價(jià)值和食用價(jià)值之外，從杜仲樹(shù)的葉、皮、根中提取的杜仲膠，不怕酸堿腐蝕、不易變形，防水、防扎、防輻射。加入3%—5%的杜仲膠，可以增加輪胎的耐扎性，延長(zhǎng)輪胎使用壽命。更為神奇的是，如果扎破了，80攝氏度以上的溫度處理一段時(shí)間便可自愈合。
樹(shù)木檔案
杜仲又名膠木，為杜仲科植物，是一種落葉喬木，高可達(dá)20米，胸徑50厘米以上，樹(shù)皮為灰褐色，粗糙，內(nèi)含橡膠，折斷有拉絲。它的小枝沒(méi)有頂芽，側(cè)芽具有6—10片芽鱗。葉片橢圓形，果實(shí)具有翅，呈橢圓形，頂端有凹缺，果內(nèi)含1粒種子?；ㄆ谠?—5月，果期在10—11月。杜仲主要分布于長(zhǎng)江中游及南部各省份，并在全國(guó)范圍內(nèi)廣為栽培。
河南商丘杜仲產(chǎn)業(yè)種植基地 杜紅巖攝
杜仲是我國(guó)特有的植物，世界95%以上的杜仲資源都在中國(guó)。
杜仲皮、葉、花、籽等植物組織器官含有多種可供開(kāi)發(fā)利用的重要成分，是一種集橡膠、樹(shù)脂、木質(zhì)纖維素、油脂、蛋白質(zhì)、藥物活性成分于一體，具有較高潛在經(jīng)濟(jì)效益的樹(shù)種。
隨著時(shí)代發(fā)展，越來(lái)越多的人認(rèn)識(shí)到杜仲的功效，它甚至被人們稱(chēng)作“植物黃金”“中國(guó)橡膠樹(shù)”。
杜仲皮含有膠絲，也是中藥材 杜紅巖攝
杜仲渾身是寶
若將杜仲的樹(shù)皮、樹(shù)枝或葉子折斷，你會(huì)看到有絲線粘連，就好像藕斷絲連一般，所以它還有個(gè)民間叫法——扯絲皮。那些粘連的絲線就是杜仲的膠絲，高度絕緣，和天然橡膠是同分異構(gòu)體，與產(chǎn)于三葉橡膠樹(shù)的天然橡膠化學(xué)成分相同，是世界第二大天然橡膠資源。
西北農(nóng)林科技大學(xué)教授張康健是國(guó)內(nèi)最早研究杜仲的科學(xué)家之一，在他和蘇印泉教授等科學(xué)家的帶領(lǐng)下，西農(nóng)杜仲團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)30余年創(chuàng)造了杜仲史上很多“零的突破”：改杜仲喬林栽培為矮化栽培，實(shí)現(xiàn)杜仲當(dāng)年種植當(dāng)年收益，一次種植連年收益；歷時(shí)16年選育出高膠型、高藥型“秦仲1-4號(hào)”杜仲新品種，出版了國(guó)內(nèi)外第一部全面系統(tǒng)論述杜仲次生代謝物和杜仲籽油的專(zhuān)著《中國(guó)杜仲次生代謝物》《中國(guó)特有植物脂肪——杜仲籽油》，實(shí)現(xiàn)了杜仲在沙漠上種植，在新疆建成我國(guó)第一條杜仲精粉和活性炭生產(chǎn)線，等等。
2009年，西北農(nóng)林科技大學(xué)的朱銘強(qiáng)還是一名研究生，他跟隨蘇印泉教授學(xué)習(xí)研究杜仲，其間還師從孫潤(rùn)倉(cāng)教授、尉芹教授以及日本小林昭雄教授繼續(xù)研究杜仲，一路從碩士讀到博士，先后參加了國(guó)際合作項(xiàng)目“杜仲膠遺傳基因調(diào)查研究”“杜仲膠生產(chǎn)技術(shù)研究”等，他帶領(lǐng)的杜仲資源高值化利用研發(fā)團(tuán)隊(duì)于2014年8月鄧小平誕辰110周年之際在人民大會(huì)堂被授予大學(xué)生“小平科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”的稱(chēng)號(hào)。
紅葉杜仲 杜紅巖攝
寶樹(shù)資源化利用
橡膠能做什么用？
我國(guó)是世界最大橡膠消費(fèi)國(guó)，但主要原料三葉橡膠屬熱帶植物，在我國(guó)適生區(qū)域很窄，僅能在海南島和西雙版納等地栽培。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2022年我國(guó)天然橡膠產(chǎn)量81.84萬(wàn)噸，表觀需求量343.03萬(wàn)噸，進(jìn)口依存度連續(xù)10多年超過(guò)75%。
打破我國(guó)天然橡膠資源自給率低這個(gè)瓶頸的希望寄托在了杜仲膠上，但杜仲橡膠提取和提純技術(shù)落后，成為制約我國(guó)杜仲橡膠產(chǎn)能的關(guān)鍵問(wèn)題之一。
“傳統(tǒng)的化學(xué)提取法成本高、效率低、純度差、溶劑還污染環(huán)境。生物提膠法也存在著發(fā)酵條件不易控制、發(fā)酵后的膠體不易提純等缺陷。”朱銘強(qiáng)博士畢業(yè)后留校，就開(kāi)始著力攻克杜仲膠提純難關(guān)。
堅(jiān)持不懈，終有成果。
近日，朱銘強(qiáng)團(tuán)隊(duì)在杜仲膠功能材料開(kāi)發(fā)研究上取得新突破，將杜仲膠提取純度提高到99.0%以上，攻克了“杜仲膠高效提取和提純”這一科學(xué)難題。
朱銘強(qiáng)帶領(lǐng)主要由青年教師和研究生組成的團(tuán)隊(duì)，首次提出了綠色低共熔溶劑耦合生物法清潔提取杜仲膠新途徑——乳酸-氯化鋅溶劑體系。與機(jī)械粉碎、堿處理等杜仲膠傳統(tǒng)提取方法相比，新方法杜仲膠提取效率大幅提升，杜仲膠產(chǎn)率、純度分別超過(guò)91.0%和99.0%。
杜仲膠的提取分離成本大幅降低了，但杜仲膠又出現(xiàn)了原材料供應(yīng)不足的問(wèn)題?？上驳氖?，2016年12月原國(guó)家林業(yè)局出臺(tái)的《全國(guó)杜仲產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016—2030）》明確提出，到2030年我國(guó)將新增杜仲種植面積300萬(wàn)公頃，這為整個(gè)杜仲產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了后續(xù)動(dòng)力。
“若能實(shí)現(xiàn)300萬(wàn)公頃杜仲產(chǎn)業(yè)基地的發(fā)展規(guī)模，我國(guó)杜仲橡膠年產(chǎn)量將超過(guò)120萬(wàn)噸，為我國(guó)目前天然橡膠產(chǎn)量的1—2倍，可實(shí)現(xiàn)60%的需求量。”朱銘強(qiáng)說(shuō)。
杜仲雄花 杜紅巖攝
杜仲產(chǎn)業(yè)迎來(lái)春天
杜仲膠獨(dú)有的橡膠—塑料二重性使其在熱塑性、熱彈性和高彈性等功能材料和工程材料領(lǐng)域的應(yīng)用前景日益凸顯，國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防軍工對(duì)杜仲膠在產(chǎn)量、品質(zhì)、性能等方面提出迫切需求。
杜仲種植面積擴(kuò)大了，能不能讓這棵寶樹(shù)變得更值錢(qián)？能不能提高它的采收效率？產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的新問(wèn)題又涌現(xiàn)出來(lái)。
基于上游清潔高效提取所得杜仲膠，研究團(tuán)隊(duì)采用分子動(dòng)力學(xué)方法，預(yù)測(cè)了杜仲膠與丁腈橡膠、天然橡膠的相容性。結(jié)果表明，當(dāng)杜仲膠含量小于50%時(shí)，杜仲膠和丁腈橡膠在398開(kāi)氏溫度下具有良好的共混性能，杜仲膠和天然橡膠在350開(kāi)氏溫度下具有良好的共混性能。團(tuán)隊(duì)因此提出了一種杜仲膠復(fù)合丁腈橡膠或天然橡膠的共混硫化工藝。研究發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)橡膠產(chǎn)品相比，該共混硫化工藝所得混煉膠具有更優(yōu)異的抗老化性能、抗屈撓性能、耐磨性、疏水性等。
利用杜仲膠的優(yōu)異性能，朱銘強(qiáng)帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)結(jié)合自創(chuàng)固化技術(shù)體系，采用磁性填料——錳鋅鐵氧體中空微球和導(dǎo)電填料——超導(dǎo)炭黑，通過(guò)熱壓成型工藝開(kāi)發(fā)了兼顧耐磨性、疏水性和抗腐蝕性能的杜仲膠基綠色高效電磁屏薄膜，其電磁干擾屏蔽效率大于80分貝。通過(guò)復(fù)磁導(dǎo)率、復(fù)介電常數(shù)和電磁干擾屏蔽效率計(jì)算等手段，團(tuán)隊(duì)揭示了該材料以介電損耗為主導(dǎo)，協(xié)同磁損耗的電磁干擾屏蔽機(jī)制。
以上研究結(jié)果，為杜仲膠清潔高效規(guī)?；崛》蛛x提供了技術(shù)支撐，為以杜仲膠為聚合物基體，在新能源汽車(chē)、雷達(dá)信號(hào)屏蔽、柔性可穿戴設(shè)備等新型應(yīng)用場(chǎng)合開(kāi)發(fā)多功能電磁干擾屏蔽產(chǎn)品提供了理論支持。
杜仲果實(shí) 杜紅巖攝
理論指導(dǎo)實(shí)踐，實(shí)踐推動(dòng)理論。
葉林和果林是目前杜仲種植中最具潛力的產(chǎn)業(yè)化綜合利用模式。“對(duì)于1畝地而言，2至3人連續(xù)作業(yè)10個(gè)小時(shí)才能完成平茬任務(wù)，另需要一天時(shí)間才能采集完樹(shù)葉，而剝完樹(shù)枝皮需要10個(gè)人用20天時(shí)間?！敝煦憦?qiáng)說(shuō)，傳統(tǒng)的人工收獲方式效率低、成本高，難以滿(mǎn)足杜仲產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展對(duì)原料的需求。
針對(duì)葉林種植模式，朱銘強(qiáng)帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)首次研發(fā)了杜仲播種機(jī)、平茬以及脫葉剝皮機(jī)裝備。使用該平茬以及脫葉剝皮機(jī)裝備，每天可采收杜仲林5—8畝。在杜仲翅果采收上，朱銘強(qiáng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)了錘片式杜仲翅果剝殼機(jī)，新裝備對(duì)種子的損失率僅為1.78%，去雜率超過(guò)90%，實(shí)現(xiàn)了翅果規(guī)?；瘷C(jī)械剝殼以及果仁和果殼的高效分離。
渾身都是寶的杜仲，隨著機(jī)械化采收裝備與技術(shù)的提高，迎來(lái)了產(chǎn)業(yè)發(fā)展的春天。1986年出生的朱銘強(qiáng)，盯著杜仲產(chǎn)業(yè)發(fā)展，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)不斷攻堅(jiān)克難，成效卓著，也被業(yè)界稱(chēng)為“杜仲博士”。
目前，朱銘強(qiáng)團(tuán)隊(duì)提出從種植到收獲的全程“訂單式杜仲林業(yè)”種植模式，在陜西、新疆、河南、山東等地推廣杜仲豐產(chǎn)基地6萬(wàn)畝，種植戶(hù)年收入最高200余萬(wàn)元。
“我們對(duì)杜仲這棵寶樹(shù)充滿(mǎn)希望！”朱銘強(qiáng)說(shuō)。（付文婷 靳軍）
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