2025年8月，一项发表于《国际生物大分子杂志》的研究表明，科学家通过化学预处理稻渣，成功提升了聚乳酸（PLA）生物复合材料的性能，为可持续材料的发展开辟了新途径。该研究由沙特阿拉伯乌姆古拉大学资助，旨在解决农业废弃物处理和可持续建筑材料开发的双重挑战。
稻壳、稻草等天然纤维因含有亲水性羟基（OH）基团和非纤维素成分（木质素、半纤维素），与聚乳酸（PLA）等疏水性聚合物的相容性较差，导致复合材料界面结合不充分、力学性能不稳定，且易受水分影响而降解。以往关于纤维-聚合物复合材料的研究显示，材料长时间浸泡后吸水率常超过10%质量分数，但针对稻纤维/PLA 体系的水分控制研究却鲜有系统报道。
本研究的核心目标是通过去除纤维中的非纤维素成分并改性纤维表面性质，改善稻渣纤维与PLA基体的界面结合性能。
研究人员利用稻壳、稻草等稻渣，通过中心复合设计（CCD）系统优化了氢氧化钠（NaOH）、盐酸（HCl）和硫酸（H₂SO₄）三种化学预处理剂的浓度、温度和时间参数。结果显示，经NaOH处理的生物复合材料在热分解温度、拉伸强度和抗吸水性方面表现最佳。
在优化工艺条件下（0.55%NaOH、105°C、75分钟），生物复合材料的热分解温度提高了15%，极限拉伸强度达到35.6兆帕（MPa），相较于HCl处理的复合材料提升了8.2%。同时，NaOH处理的生物复合材料在24小时内吸水率仅为4.2%，实现了耐湿性与生物降解性的平衡。
研究团队通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、能量色散光谱（EDS）和场发射扫描电子显微镜（FESEM）等综合表征手段，揭示了NaOH处理能选择性去除木质素和无定形二氧化硅，保留纤维素结晶度，从而改善复合材料界面结合性能的机制。
此外，研究还将稻壳灰作为3%质量分数的填料加入复合材料中，不仅提高了材料的热稳定性，还减少了农业废弃物的焚烧处理，进一步提升了材料的可持续性。
该研究的第一作者Bhupinder Singh表示：“通过系统优化化学预处理工艺，我们不仅提升了生物复合材料的性能，还为农业废弃物的高值化利用提供了新方法。这一成果有望推动可持续建筑材料的发展，减少对环境的影响。”
这项研究为可持续生物复合材料的开发提供了重要的理论和实践依据，尤其是在环保建筑领域，如轻质天花板板材、瓷砖的应用。未来，研究团队计划进一步探索该材料的长期耐候性（如紫外线老化、冷热循环），并推动其在工业生产中的应用。
业内专家认为，这一研究成果为解决农业废弃物污染和推动建筑行业可持续发展提供了创新思路，有望在全球范围内得到广泛应用。
