我们欣喜地宣布，浙江大学（宁海）生物质材料与碳中和建设联合研究中心（以下简称“中心”）的硕士生叶风扬、博士生卫翰林，与导师肖岩教授、合作导师Cristoforo Demartino教授（意大利罗马第三大学建筑系）共同完成的综述论文“Bio-based insulation materials in sustainable constructions: A review of environmental, thermal and acoustic insulation, durability, and mechanical performances”已正式发表在国际权威期刊《Renewable and Sustainable Energy Reviews》（影响因子16.3）上，详细作者及机构信息见图1。
图1:论文首页
该论文是目前关于生物基保温材料最为系统、全面的研究综述，共计分析了395篇相关研究文献，对生物基建筑保温隔热材料的碳足迹、热学性能、隔音性能、耐久性以及力学性能等方面进行了深入探讨。文章提出了两个重要的预测模型，分别用于热导率与密度的线性关系，以及噪声吸收系数与材料密度、厚度之间的多变量函数关系。这些模型为建筑设计师和工程师在绿色建筑设计中的材料选用提供了实用工具。
传统建筑保温隔热材料如玻璃纤维和泡沫塑料通常依赖于石化资源，其生产过程消耗大量能源并排放大量碳，同时难以降解，长期积累给环境造成严重污染。为了推动建筑行业的可持续发展，研究人员逐步转向更具环保特性的生物质材料，例如竹子、木材、麻秆、稻壳和甘蔗渣等天然植物资源。这些材料不仅取材于可再生的自然资源，生产过程也更为节能高效，更适合绿色建筑的理念（如图2所示）。
图2:常见的绿色建造生物质材料生产过程
研究指出，与传统材料相比，这些生物质材料在生长过程中可吸收并固定大量二氧化碳（CO₂），因此具有近零甚至负碳足迹。这意味着，当建筑使用这些材料后，不仅能有效减少建筑运行期间的能源消耗，还能进一步降低整个建筑生命周期的碳排放，实现环境友好型建造。图3展示了不同生物质材料的碳足迹分布情况，可以看出竹子和麻纤维材料的碳足迹明显低于传统岩棉和玻璃棉等材料。
论文通过对比分析，揭示了生物质材料的热导率与材料的密度呈线性关系，并提出了用于预测生物质材料热导率和隔音性能的实用模型。这一简单却高效的预测模型能够帮助优化设计，实现最佳维护结构环境效果。此外，研究也发现，材料的隔音性能不仅取决于密度，还与材料的厚度密切相关，为实际应用提供了重要的理论支撑。图4直观展现了生物质材料在不同密度下的热导率变化，强调了密度与热学性能之间的重要关联。图5则清晰地表达了噪声吸收系数（NRC）与材料密度、厚度之间的关系。
图4:生物质材料热导率与材料密度、厚度之间的关系
图5:生物质材料NRC系数与材料密度、厚度之间的关系
生物质材料的应用并不仅限于环境优势。研究发现，这类材料在机械性能方面同样表现出色。竹子和木材等硬质生物材料（如图6所示）在结构应用中表现出高强度和高刚度特性，而麻秆和稻草等软质材料（如图7所示）则拥有优异的保温隔热性能，更适用于非承重结构或内部填充。
图6:常见木基硬质隔热材料
图7:常见秸秆基软质保温材料
文章中还详细分析了多种常见生物质材料的环境、热学、声学及机械性能，并通过大量实验数据形成了数据库。这不仅有助于学术界的进一步研究，也为产业界实际推广应用生物质材料提供了科学依据。
尽管前景广阔，研究团队也坦言，目前生物质材料在耐久性方面仍面临挑战。例如，未经处理的生物材料容易受到湿气、紫外线、昆虫和微生物的侵害。为此，研究者提出了有效的处理方法，如热处理、化学改性以及添加阻燃剂或防腐剂等。这些技术的应用显著增强了材料的耐久性，使生物质材料在实际建筑应用中更具竞争力。
本研究得益于国际团队的紧密合作，特别感谢来自加拿大多伦多城市大学建筑科学系Umberto Berardi教授、意大利罗马第一大学结构与岩土工程系Giuseppe Quaranta教授的深度参与和宝贵建议。这篇综述不仅为生物质材料的广泛应用提供了学术参考，助力进一步推动建筑行业朝着低碳、环保的目标迈进。
研究团队长期致力于可持续绿色建造领域的研究，在生物基建筑材料的开发与应用、材料性能优化及实际工程耐久性提升方面积累了丰富经验，持续为建筑行业的绿色转型提供创新驱动力。这项研究只是一个起点，团队将继续在生物基建筑材料的性能提升与工程化应用方面深耕，并期待在未来持续分享更多科研成果，为可持续建造贡献力量。