بررسی خواص مکانیکی و فیزیکی بایوکامپوزیت‌های میسیلیومی قارچ Fomes fomentarius با استفاده از بسترهای لیگنوسلولزی مختلف

مقالات آماده انتشار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 ، گروه صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه زابل، زابل، ایران

2 گروه صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه زابل، زابل، ایران

3 گروه صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه زابل زابل، ایران

4 گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکدة منابع طبیعی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

5 گروه محیط زیست، دانشکدة منابع طبیعی، دانشگاه زابل ،زابل، ایران

10.22059/jfwp.2025.392475.1342

چکیده

کامپوزیت‌های میسیلیومی به‌عنوان جایگزینی سازگار با محیط‌زیست، تجزیه‌پذیر و کم‌هزینه برای کامپوزیت‌های سنتی، مورد توجه صنعت و پژوهش قرار گرفته‌اند. این مطالعه با هدف تحلیل تأثیر سه بستر لیگنوسلولزی متفاوت شامل ساقه پنبه، کاه گندم و ضایعات چوب راش بر خواص فیزیکی و مکانیکی بایوکامپوزیت‌های تولیدشده با قارچFomes fomentarius انجام شد. فرآیند تولید شامل تلقیح بسترها با میسیلیوم قارچ، انکوباسیون در شرایط کنترل شده و پرس گرم و سرد برای ایجاد ساختار متراکم بود. آزمون های فیزیکی (جذب آب، واکشیدگی ضخامت) و مکانیکی (مقاومت خمشی، مدول الاستیسیته خمشی، چسبندگی داخلی) مطابق استانداردهای EN انجام شد. نتایج نشان داد بایوکامپوزیت خرده ساقه پنبه با دارا بودن بالاترین ضریب کشیدگی (78/54) و سطح ویژه بالاتر ذرات، شبکه پیوسته تری از ریسه های قارچ تشکیل داد که منجر به ایجاد مقاومت خمشی (26/6 مگاپاسکال)، مدول الاستیسیته خمشی (31/1 گیگاپاسکال) و چسبندگی داخلی (21/0 مگاپاسکال) مناسب شد. در مقابل، بایوکامپوزیت چوب راش به‌ به دلیل ضخامت بالای ذرات و حفرات ساختاری بزرگ، کمترین مقاومت مکانیکی را نشان داد. جذب آب و واکشیدگی ضخامت نیز تحت تأثیر ماهیت آبدوستی بسترها و تراکم ساختاری قرار گرفت و بایوکامپوزیت کاه گندم با جذب آب 92/77% بالاترین و بایوکامپوزیت چوب راش با 44/54% کمترین مقدار را ثبت کرد. واکشیدگی ضخامت نیز روند مشابهی داشت. یافته‌ها تأکید می‌کنند انتخاب بستر با ویژگی های فیزیکی-شیمیایی مطلوب، نقش کلیدی در بهینه سازی عملکرد کامپوزیت های میسیلیومی دارد. با وجود نتایج امیدوارکننده، تحقیقات بین رشته ای بیشتری برای بهبود مقاومت‌ها و گسترش کاربردهای صنعتی این مواد زیست تخریب پذیر نیاز است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigation of Mechanical and Physical Properties of Mycelium-Based Biocomposites from Fomes fomentarius Using Different Lignocellulosic Substrates

نویسندگان [English]

  • razieh shamsi 1
  • ali Bayatkashkoli 2
  • Saeid-Reza Farukhpayam 3
  • ali Abdolkhani 4
  • mohsen Shahriari Moghadam 5
1 Department of Wood and Paper Industries, Faculty of Natural Resources, University of Zabol, Zabol, Iran
2 Department of Wood and Paper Industries, Faculty of Natural Resources, University of Zabol, Zabol, Iran
3 Department of Wood and Paper Industries, Faculty of Natural Resources, University of Zabol, Zabol, Iran
4 Department of Wood and Paper Science, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran
5 Department of Environmental Sciences, Faculty of Natural Resources, University of Zabol, Zabol, Iran
چکیده [English]

Mycelium-based biocomposites have attracted significant attention from researchers and industries as sustainable alternatives to traditional composites due to their environmental compatibility, biodegradability, and low production costs. This study investigates the effects of different lignocellulosic substrates cotton stalks, wheat straw, and beech wood waste on the mechanical and physical properties of mycelium-based biocomposites produced with the fungus Fomes fomentarius. The production process involved substrate inoculation with fungal mycelium, incubation under controlled conditions, and hot/cold pressing to form dense structures. Physical (water absorption, thickness swelling) and mechanical tests (bending strength, bending modulus of elasticity, internal bonding strength) were conducted in accordance with EN standards. Results have shown that the cotton stalk biocomposite, with the highest elongation coefficient (54.78) and specific surface area of particles, formed a more continuous network of fungal hyphae, which resulted in proper bending strength (6.26 MPa), bending modulus of elasticity (1.3 GPa), and internal bonding strength (0.2 MPa). Versus, the beech wood waste biocomposite have showed the lowest mechanical performance due to the high particle thickness and larger structural pores. Water absorption and thickness swelling were influenced by substrate hydrophilicity and structural density, so that wheat straw biocomposite have the most water absorption (77.92%) and beech wood waste the lowest (54.44%). This study emphasizes that the selection of substrate with optimal physicochemical properties plays a key role in optimizing the performance of mycelium-based composites.. However, further interdisciplinary research is needed to improve the resistances and expand industrial applications of these biodegradable materials.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fomes fomentarius fungus
  • lignocellulosic substrate
  • Mechanical and physical properties
  • Mycelium biocomposite
  • Fangal mycelium
نشریه جنگل و فرآورده های چوب

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 12 تیر 1404

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار