全降解纤维素地膜虚拟仿真软件— 让白色不再污染

农业铺膜技术是在现代农业生产中应用最广泛的增产技术，具有节水、保墒、增温、控盐、促进作物生长发育和提高产量等作用。目前农业地膜主要使用以聚乙烯、聚丙烯等为主的塑料薄膜，虽然塑料薄膜成本低廉、价格便宜，但不可降解，自然条件下在土壤中残存时间长，对环境造成白色污染。鉴于塑料薄膜日趋严重的污染问题，可降解地膜呈现出广阔的应用前景。

生物降解地膜是指在自然条件下可直接分解的高分子材料薄膜，通过微生物(细菌、真菌、藻类等)的生命活动使其能够分解成二氧化碳、水、无机化合物、甲醇或者基质，按其主要成分的来源可分为天然高分子型、化学合成型和微生物合成型。

 

在生物降解地膜的制备中，纤维素和淀粉是目前应用最广泛的两种天然高分子材料。纤维素是地球上最丰富的天然高分子，广泛存在于动、植物和菌类等体内，因其来源广、可再生、成本低、可完全降解的特性，成为未来替代传统农用塑料地膜的理想材料。在制备地膜材料时要对其进行改性、修饰或者共混。目前，作为农用地膜研究的纤维素主要有木质纤维、农作物秸秆纤维、废旧棉短绒、麻类纤维等。

按照取自自然，造福人类，回归自然的原则，从高效、优质和可持续发展的视角出发，充分利用可再生资源，采用玉米秸秆为原料制造玉米纤维地膜可以实现其高值无害化利用，减少化肥农药的施用，避免土壤和环境污染，是一种理想的秸秆利用方式。

 

全降解纤维素地膜的制备加工及性能测试实验虚拟仿真软件以作物秸秆出发，通过流延膜机组三维设备模型的操作，使学生了解流延机组生产纤维素地膜的过程，熟悉流延膜机组的基本结构、组成和操作要求，掌握成型工艺参数的作用及其对制品质量的影响。软件包含三个模块：

 

（1）原料的准备—玉米秸秆提取及纤维素的羧甲基化。

（2）全降地膜的加工成型—设计全降解纤维素地膜的生产配方、设置流延膜成型工艺参数、操作流延机组制备全纤维素地膜。

 

（3）纤维素膜的性能检测，包括纤维素膜的力学性能、亲疏水性，并运用薄膜屈服强度、抗拉强度、断裂伸长率及断面收缩率绘制全降解纤维素薄膜的拉伸应力-应变曲线。通过室内酶降解及室外田间降解，考察全降解地膜在不同条件下的随时间降解情况。

 

 

软件特色：

（1）包含秸秆纤维素提取到流延膜成型，再到成品膜的理化性能检测全流程虚拟仿真，具有系统性、流程性、全面性的特点。
（2）根据配方设计各组份的百分比，生成不同的理化性能测试结果，使学生了解和探究各组份对成品膜性能的影响。
（3）设备根据真实生产设备1:1还原，并模拟实际生产设备的运行状态，可360°观察生产过程，使学生更加清晰生动的了解生产过程。

 

 

全降解纤维素地膜的制备加工及性能测试实验虚拟仿真软件兼顾研究型、应用型人才培养要求。通过运用计算机等学科工具，研究包括材料设计、制备、性能表征、功能优化、数据分析等复杂问题、通过线下实操及仿真信息综合得到合理有效的结论。引导学生树立和践行绿水青山就是金山银山的可持续发展理念。