在连接福州长乐与福清的228国道上,每天有成千上万辆汽车驶过一段特殊的试验路段。这段路面看起来与普通沥青路面无异,但其内部却蕴含着来自东南亚的棕榈油、福建本地的竹纤维,以及从废旧纺织品中回收的PET纤维。这是一段“会呼吸”的绿色路面,它的诞生源于一位中国科学家十数年如一日的研究与探索。
这位科学家就是福建农林大学教授邱仁辉——国务院政府特殊津贴专家、福建省科技创新领军人才、教育部林业工程类教学指导委员会委员。他不仅是一位在生物基复合材料领域享有国际声誉的研究者,更是一位成功将科研成果转化为实际生产力的实践者。从竹纤维增强水泥到生物沥青再生剂,从实验室烧杯到千吨级生产线,他正用自己的方式,为中国乃至全球的绿色工程材料发展提供着独特的“绿色方案”。
学术拓荒:从国际视野到本土创新的跨界融合
邱仁辉教授的科研之路,始于对林业资源的深刻理解,成于对工程需求的精准把握,2003年于东北林业大学获得工学博士学位后,先后在日本、加拿大、美国等多国顶尖研究机构进行研修与访学。这段经历不仅赋予了他国际化的视野,更让他敏锐地捕捉到利用可再生生物质资源开发环境友好型材料的全球趋势。
归国后,他将研究焦点锚定在生物基复合材料这一前沿交叉领域,特别是利用植物油(如大豆油、棕榈油)和天然植物纤维(竹、麻)来开发可用于土木建筑领域的绿色材料。其研究从一开始就确立了清晰的“闭环”逻辑:从分子设计出发,解决界面相容性等基础科学问题,最终目标直指规模化工程应用。

(年轻的邱仁辉教授在实验室)
技术突破:以自主创新攻克行业核心难题
邱仁辉教授及其团队的核心贡献,在于系统性地攻克了生物质材料在工程应用中常见的性能离散、耐久性不足、界面结合弱等关键瓶颈,取得了多项具有完全自主知识产权的原创技术。
首创竹纤维增强水泥基材料技术体系
2018年至2021年,邱教授主持福建省高校产学合作项目,针对竹纤维在水泥中易降解、与基体结合弱等难题,首创了水玻璃、硅烷、甘油等表面改性技术。其中,水玻璃改性不仅保护纤维免受侵蚀,其活性硅羟基还可作为“分子桥”连接纤维与水泥基体,相关解决方案在国内外属首次提出。该技术使竹纤维增强水泥复合材料抗折强度超10MPa、抗压强度超36MPa,满足工程要求,且密度较传统玻璃纤维材料降低15%-20%。,为实现建筑构件的轻量化提供了关键技术支撑。基于这一系列突出贡献,邱仁辉教授于2018年入选国务院政府特殊津贴专家,其学术贡献获得国家级最高荣誉认可。
项目成果迅速实现了产业化转化,在中建海峡闽清科技园建立了示范生产线,开发出竹纤维增强水泥步道板、加气砖、轻型墙体等系列产品。技术已授权给福建乐鑫新型建材有限公司、福建恒鑫环保有限公司等多家企业应用,累计实现新增产值超1.8亿元,直接创造就业岗位80个。
突破纤维增强再生沥青关键技术瓶颈
在2022至2025年期间,邱教授团队在“环境友好纤维增强沥青混合料关键技术及其工程应用”项目中,成功突破了大比例回收废旧沥青路面材料(再生比例超过50%)的技术瓶颈。团队创新性地将竹纤维、矿渣纤维、废弃PET纤维与自主研发的棕榈油基生物沥青再生剂相结合,形成了具有完全自主知识产权的纤维表面改性与再生剂复配技术体系。该技术可使再生沥青混合料成本较普通材料降低约30%,同时关键路用性能指标优于传统材料,为高比例再生沥青的规模化应用提供了经济可行的技术方案,正在推动道路养护行业材料选择标准的变革。项目成果已在228国道长乐至福清段、528国道政和段、江苏泰州市政工程等多条公路铺设试验段,并被福建省公路事业发展中心作为绿色养护技术在全省推广。
值得一提的是,团队研发的棕榈油基沥青再生剂技术因显著的绿色低碳优势,已作为独立创业项目获得江苏省产业技术研究院等机构2400万元的资金支持,目前正在江苏泰兴建设年产千吨级生产线,实现了从科研到产业化的跨越式发展。
学术引领:构建顶天立地的科研育人体系
在推动产业转化的同时,邱仁辉教授始终坚持学术初心,构建了“顶天立地”的特色科研育人体系。他累计发表学术论文100余篇,其中多篇发表于《Advanced Functional Materials》 《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》等材料科学与化学工程领域顶级期刊。他常年担任包括《Advanced Materials》在内的40余份国际权威期刊审稿人,并多次在国际顶尖学术会议上作特邀报告。
他的科研理念强调“顶天”与“立地”的结合:“顶天”是追求学术前沿,解决基础科学问题;“立地”是扎根工程实际,满足产业需求。在这一理念指导下,他提出要学生将学位论文当作“产品说明书”来撰写,必须明确性能指标、工艺参数、可靠性与碳减排数据。邱仁辉强调:“科研不能只在实验室进行,最终要能解决实际问题。”他带领学生深入工程一线,从真实需求中提炼科学问题,培养了大量既懂理论又能实践的复合型人才。

(邱仁辉教授出席第十二届亚澳复合材料科技大会)
未来展望:引领绿色材料发展的中国智慧
从改性竹纤维在水泥中焕发新生,到棕榈油再生剂让废旧沥青重获价值,邱仁辉教授的二十余年科研历程,是一部完整的“基础研究-技术开发-工程应用-产业孵化”创新链实录。他的工作已经产生了显著的经济、环境和社会效益:累计创造产值超3亿元,减少碳排放数百万吨,推动形成了竹纤维增强建材、生物基沥青再生剂等新兴产业链。
面对全球碳中和的时代命题,邱仁辉教授对生物基复合材料的未来充满信心。“绿色工程材料不是简单的替代,而是性能、成本、环境效益的全面升级”,他表示,“中国在生物质资源、制造能力、市场需求方面拥有独特优势,完全有可能在这一领域引领全球创新。”
目前,他的团队已开始布局下一代智能生物基材料,探索材料自修复、传感等功能集成,并运用人工智能辅助材料设计,致力于将应用场景从常规建筑拓展至海洋工程等更具挑战性的领域。(季学忠)
(来源:改革网)