热压从根本上逆转了金针菇菌丝体的天然润湿行为。该工艺将材料从天然的疏水(排斥水)状态转变为吸水(亲水)状态。这种剧烈的转变发生是因为同时施加的热量和压力破坏了最初使菌丝体能够排斥水的化学和物理机制。
向亲水性的转变由两种同时发生的机制驱动:疏水表面蛋白质的热变性和空气捕获微孔的物理坍塌。
表面改性机制
要理解这种变化发生的原因,我们必须研究热压环境如何影响菌丝体的生物结构。
蛋白质的热变性
天然菌丝体依靠特定的表面疏水蛋白质来排斥水。
当暴露在加热的实验室压机的(通常约为 160 °C)高温下时,这些蛋白质会发生变性。
热量改变了蛋白质的结构构象,剥夺了它们功能性的疏水特性。
表面微观结构的消除
疏水性不仅是化学的;它也是形态学的。
天然菌丝体包含一个微孔网络,可以捕获空气,防止水完全润湿表面。
加工过程中施加的极端压力(高达 100 MPa)会导致这些捕获空气的微孔被消除。
没有这些作为屏障的空气口袋,水就可以与表面材料直接接触,导致快速润湿。
理解权衡
虽然疏水性的丧失可能看似不利,但它是结构致密化的直接后果。
致密化的代价
热压工艺将菌丝体压缩到极高的程度,通常会使其高度降低95%以上。
这会将松散、多孔的网络转变为高密度片材。
虽然这会破坏疏水性所需的孔隙结构,但它促进了菌丝之间的紧密接触和结合。
机械增益与表面损失
变得亲水性的代价是拉伸强度和刚度的显著提高。
你实际上是用材料的天然表面保护来换取卓越的机械完整性。
用户必须认识到,在这个特定过程中,疏水性所需的“松散”结构与高刚度所需的“致密”结构是不兼容的。
对材料应用的启示
是否采用热压应取决于最终应用的具体性能要求。
- 如果您的主要重点是承重:您应该继续进行热压以实现高密度和高刚度,但您必须预计该材料需要二次涂层才能抵抗水。
- 如果您的主要重点是天然疏水性:您必须避免高压致密化,因为保留天然疏水蛋白质和多孔微观结构对于此特性至关重要。
最终,热压基本上将菌丝体从多孔生物泡沫重新设计成致密的、亲水的复合材料。
总结表:
| 因素 | 天然状态 | 热压后状态 |
|---|---|---|
| 润湿行为 | 疏水(防水) | 亲水(吸水) |
| 表面蛋白质 | 功能性且疏水 | 热变性 |
| 微观结构 | 多孔(捕获空气) | 致密(无微孔) |
| 密度 | 低(多孔泡沫) | 高(压缩 95%) |
| 机械强度 | 较低 | 显著提高 |
| 最佳应用 | 防潮 | 承重部件 |
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参考文献
- Huaiyou Chen, Ulla Simon. Structural, Mechanical, and Genetic Insights into Heat‐Pressed <i>Fomes Fomentarius</i> Mycelium from Solid‐State and Liquid Cultivations. DOI: 10.1002/adsu.202500484
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .