真菌菌丝复合材料特性及产品设计应用分析

摘 要：在当今社会，塑料制品的广泛使用虽方便了人们的生产生活，但却因其难以自然降解、回收及处理等，对自然生态环境造成了极大的危害。而以真菌菌丝作为生物黏合剂的环保型复合材料，可以在很大范围内替代塑料制品。在产品设计中使用真菌菌丝复合材料，可有效减少塑料的使用，减小其对于自然生态环境的破坏，从源头上实现对环境的保护以及资源的可持续利用。

关键词：产品设计;环保材料;真菌

0 引言

目前使用的大多数复合材料都是由石油和天然气这种不可再生资源制成的，这是一种固有的不可持续的做法，这在环境污染日益严重、自然资源开发过度的今日，导致了一系列生态环境问题的产生，其中，塑料制品泛滥更是严重危害着地球生态环境的平衡。塑料制品充斥在人类社会生产生活的各个方面，寻求一种有效且环保的替代品，已然成为人类的当务之急。对于真菌菌丝复合材料的研究，正是在此种背景下展开的。

1 真菌菌丝复合材料的研究现状

真菌菌丝复合材料作为一种新型的生物复合材料，目前国内外对其的研究也还处于起步阶段。

纽约的Ecovative Design公司与联合学院（Union College）生物学教授Steve Horton的研究团队对真菌菌丝复合材料的包装应用方面的应用价值展开了研究，目前处于较为领先的阶段。研究团队先后选用了多种真菌，使用谷壳、稻壳以及其他植物纤维，经消毒处理后添加真菌生长需要的其他养料，并掺入真菌孢子，压制成块状，从而得到可用于产品包装的真菌纤维立方体，目前该公司与DELL、IKEA、Bolt Threads等国际知名公司有一定合作。另外，该公司在真菌菌丝复合材料的深入开发如软性材料及植物蛋白方面也取得了不错成果。

国内真菌塑未来团队利用真菌培养技术，培养了一批高度发达的菌丝膜，它能够在任何有机基质上生长，同样的真菌能在不同条件下用不同方法来培养，因此，材料形态多种多样，从具有一定弹性的橡胶类材料，到类塑料材料或皮革。

总体来说，国内目前还没有相关的技术文献，而在国外，各大科技公司已着手对真菌进行商业性研发，并已生产出具有各类性能的真菌材料，存在很大的发展空间。

2 真菌菌丝复合材料特性分析

真菌菌丝复合材料是一种以废弃农作物杆茎、种壳等农业副产品或者木屑为基材，在其中培养真菌，使其长出一定密度的菌丝作为生物黏着剂，从而固定基材，使之拥有使用强度的生物复合材料。相较于传统不可再生复合材料，真菌菌丝复合材料最大的特性在于可降解，具有可持续性以及环境友好性。主要体现在以下几个方面：

在农业生产方面，塑料制品积聚在土壤中，会造成农业减产以及土壤污染，影响作物生长，危害农田生态环境。而真菌复合材料作为生物材料，可在微生物作用下于180天内分解，并为作物提供养分，解决了农田污染的问题。

在生物活动方面，动物将倾倒在陆地上或水中的废弃塑料制品当作食物误食而导致死亡的案例不胜枚举。而真菌菌丝复合材料无毒无污染，即使动物误食，也可通过体内消化系统分解，缓解了人类活动对生物活动造成的影响。

在自然资源方面，因其能够替代塑料制品，可以减少化石能源的消耗，降低二氧化碳排放，对于可持续发展有着重要意义。

相较于其他压制成型的短纤维生物复合材料，真菌菌丝复合材料在工序上更加简单，无须使用传统黏着剂，并且拥有更小的密度，减少了运输上的能源消耗。

另外，基材的选择不同、培养环境的不同，都会影响最终的结果。因此，可以通过人工控制变量生产出适应不同应用场景的真菌菌丝复合材料，丰富材料的多样性。同时，可以通过模具控制真菌菌丝的生长，也可以达到一次成型，无须后期加工的效果，在工序上节约了能源及人力资源。

在安全性方面，成品菌丝会被脱水灭活，可以有效防止菌丝继续生长、包子扩散以及材料霉变等问题，也消除了一系列过敏源及病原体，并且经过灭活的产品形状不会发生变化，维持了其使用强度，是可以安全使用或者接触皮肤的，且具有一定的耐火性及耐水性，不会释放任何有挥发性的有机化合物，也不容易在紫外线光照下老化，有效地保证了材料的使用强度。

3 真菌菌丝复合材料在产品设计中的应用

现阶段，真菌菌丝复合材料的主要应用还是停留在对传统塑料制品的替代方面，如Ecovative的板材MycoComposite和用于DELL的包装材料，以及玩具设计、宠物用品设计等。因菌丝体的特殊结构，该材料在其他领域的应用也日益增多，比如Ecovative的菌丝体生产品台MycoFlex在食物及服饰方面的应用。

同時，基于真菌菌丝复合材料的低廉成本和安全性，及其在一定程度上防水耐火的特性，其亦可用于一次性用品领域，如公共场所的餐具、卫生用品等。而因其具有弹性以及生长可控性，可作为柔性织物材料在家装方面有所尝试，如定制家具、室内软装等。另外，高强度的菌丝板材也可用于临时建筑、集会设施等方面，低廉的制造成本以及便于降解的特性，可有效控制临时设施的制造及处理成本，减小城市垃圾对环境的破坏。

4 结语

目前，人们对于生态环境的重视程度逐渐加深，对于环保型生物材料的需求呈上升趋势。当前，对于生物材料的年需求量巨大，但产量在2016年才达到600万吨/年，因此，真菌菌丝复合材料可以对生物材料领域进行有效补充，并且，由于其优秀的材料性质及可控的多样性，未来其在环保材料领域的作用将逐步得到体现，应用范围也将日益广泛，定会出现在未来产品设计的众多方面及应用领域之中。

参考文献：

[1] Jiang L，Walczyk D，Mooney L，et al . Manufacturing of mycelium-based biocomposites[J]. SAMPE，Long Beach，CA，June，2013（08）：6-9.

[2] 雷莹.材料在产品设计中的创新应用研究[J].中国建材科技，2017，26（04）：85-86.

作者简介：张稼良（1994—），男，河南许昌人，硕士在读，研究方向：工业设计。