生物基材料主要包括生物基塑料、生物基热固性树脂、木塑复合材料、生物基功能炭材料和生物基功能高分子材料等。生物基材料具有环境友好和原料可再生等特性，可替代石油基塑料、钢材、水泥等资源不可再生的材料。

中国生物基材料的研究和产业化发展分为三个阶段。20世纪50～80年代初为探索和试验阶段，主要研究淀粉与合成树脂间的相容性，开发生物基聚酯类树脂及单体，探索木质素改性酚醛、脲醛树脂的制备方法，解决木质纤维材料与塑料材料界面相容性问题，开发高性能炭质吸附材料。20世纪80年代中期至20世纪末为研究和开发阶段，主要开发第二代淀粉基塑料，制备可以工业化应用的生物基聚酯塑料，形成生物基热固性树脂制备技术体系，开发木塑复合材料挤出和注射成型的技术方法与装备，研制生物基助剂和多功能碳质材料，开发生物基材料加工工艺和过程的工程集成技术。21世纪以来为应用技术与产业化发展阶段，主要研究生物基功能高分子材料的制备和应用性能，开发淀粉基全降解塑料、功能化生物基聚酯、系统化和多样化的生物基热固性树脂等产品，形成生物基功能炭材料多元化应用技术，建立木塑复合材料应用技术体系。

生物基材料的研究已初步形成基础理论及应用技术体系，主要包括反应机理、制备工艺、产品应用等方面。在反应机理方面，重点研究聚合反应过程中的链增长方式、引发速率与链增长速率的关系、多元共聚高分子结构设计、生物-化学催化转化等机理；在制备工艺方面，主要开发原料预处理、分子水平的活化与接枝、材料成型加工、树脂化、木塑复合、炭材料孔结构定向调控、生物质大分子改性及组装等技术。生物基材料产品的应用研究主要集中在建材、纺织、食品、能源、医用等领域。

利用秸秆、林业废弃物、非粮能源植物等农林生物质资源，开展生物合成、化学合成、改性及树脂化、复合成型等生物基材料制备过程研究，建立生物基材料制备技术体系。重点包括以下方面：①淀粉类全降解生物基材料制备技术。复合酶联生化反应处理的高直链淀粉制备技术，反应挤出增韧增容技术，形成淀粉塑料的加工技术体系，促进淀粉塑料在地膜、包装材料和一次性制品等领域的应用。②聚酯类生物塑料制备技术。开发基于木质纤维的二元酸、二元醇及羟基酸的非粮原料发酵工艺，突破聚羟基脂肪酸酯（PHA）制造技术，形成稀土和有机催化内酯开环聚合技术，开发生物基聚酯薄膜、泡沫和纤维等材料。③生物基热固性树脂制备技术。通过化学液化提高木材、秸秆等生物质原料的反应活性，形成生物质原料预处理技术体系；研究定向缩聚、共聚接枝、环氧化、互穿网络和协同阻燃等树脂化技术，建立双组分固化、可控发泡等固化成型技术，开发环保型酚醛树脂、生物质环氧树脂、生物质聚氨酯等产品，推动生物基热固性树脂在木材加工、建筑保温、涂料等领域的应用。④木塑复合材料制备技术。通过研究一步法及二步法工艺、专用设备及模具的设计和制造、木塑基础配方及材性评价方法，形成木塑复合材料挤出成型、木塑专用生物质材料改性等关键技术；利用混合废旧塑料的共混接枝技术，提高聚合物材料的再生利用；形成高强有机纤维增强增韧木塑复合材料制备技术。⑤生物基功能炭材料制备技术。通过催化活化、高温重整、原位沉积、氧化扩孔等技术，构建炭材料微孔结构定向调控技术体系；通过炭-活化过程氧化还原气氛调控、表面元素杂化、电化学改性及表面功能化基团定向修饰等技术，建立表面功能化修饰和调控技术体系；形成低能耗、无污染、连续化生物基炭材料一体化生产技术体系。⑥生物基功能高分子材料制备技术。以纤维素、木质素等生物质原料为模板，通过接枝、组装等方法在高分子链中引入具有电、磁、抗菌等功能特性的基团，形成导电、磁性及抗菌等材料；利用生物质原料特有的生物降解性，通过主链上引入柔性基团或聚合物制备热塑性生物基可降解塑料；通过原子转移自由基聚合、可逆加成-断裂链转移聚合、点击化学及开环聚合等方法，研制具有精确结构的可自修复、形状记忆及仿生等功能的高分子材料。

生物基材料的市场定位主要从原料的可再生性、制造的低碳性、产品的可降解性及对化石产品的有效替代等特点出发，广泛应用于农林业、包装、生物医用、建材、电子电气、纺织、新能源、环境治理等行业。

与传统塑料相比，淀粉类全降解生物基材料具有良好的环保优势，主要应用于全降解的地膜产品、包装产品、一次性制品等民用领域。①全降解地膜。具有传统地膜的增温、保墒、保苗作用，保持土壤的相对通透性，优化作物的生长环境，提高产成率；翻压入土后成为优质的土壤改良剂，解决传统地膜造成的白色污染、分拣回收等问题，适合大田机械化操作。②全降解包装产品。以淀粉为主要原料，经过挤出、吹膜、注塑及发泡等成型方法制成的全降解包装产品可以替代传统的塑料包装制品，产品在使用丢弃后可自然生物降解。③全降解一次性产品。主要用于制备一次性使用的餐具、牙刷、鞋套等，替代由聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯等为原料制备的一次性制品。

聚酯类生物塑料产品成本高于传统塑料，但具有生物降解等优势，通常用于高附加值产品领域，主要有：①农用地膜。以聚乳酸（PLA）、聚羟基脂肪酸酯（PHA）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）等替代聚乙烯制得，优点是在使用一段时间后可自然生物降解，无须人工清理，可有效解决传统农用地膜对环境的污染。②一次性包装材料。替代聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等，通过发泡、注塑、淋膜等方式制备具有优良透明度和透气性的堆肥可降解薄膜。③纺织、服装产品。PLA等拉丝性能优良，可采用单螺杆挤出、本体连续熔融纺丝等方法制备纤维，所得纺织品具有优良悬垂性和舒适性。④人体组织工程材料。与传统的金属固件相比，生物基聚酯材料具有能被人体降解和吸收的优点，可作为伤口缝合线、可吸收支架材料等。

广泛应用于胶黏剂、节能保温材料、涂料及绝缘材料等工业与民用领域。①木材胶黏剂。利用木质素替代苯酚制备生物质酚醛树脂，能减少苯酚的使用量，作为胶黏剂用于生产水泥模板、集装箱底板、地板等产品。②节能保温材料。高固含可发性木质素酚醛、阻燃型木质素聚氨酯等树脂经发泡工艺制备成轻质节能保温材料，可有效替代阻燃性能低的聚苯乙烯、聚氨酯等有机保温泡沫材料和吸水性强、保温性能低的岩棉等无机保温材料。③涂料及绝缘材料。利用木质素、腰果酚、松香松节油等替代化石原料制备生物质环氧树脂，其固化物具有优异的力学性能、热稳定性及电气绝缘性，可应用于涂料、绝缘材料等领域。

与木材、塑料、钢材和水泥相比，木塑复合材料具有比强度较高、综合物理力学性能好、防腐防虫、防潮防水、木质外观、节能环保、可再生循环利用等综合优势，在家具与装饰、建筑、交通、园林景观及军需等领域有广阔的应用前景。①普通木塑复合材料。主要包括聚烯烃木塑复合材料和聚氯乙烯木塑复合材料。聚烯烃木塑复合材料主要用于户外的露台、栈道、栏杆、扶手、座椅、园林景观等，聚氯乙烯木塑复合材料主要用于室内外建筑装修装饰材料。②功能木塑复合材料。具有阻燃、抑菌、抗静电等功能特性，主要用于制造节能门窗、环保家具、绿色装饰材料等产品。

与煤和石油基炭材料相比，生物基功能炭材料具有良好的资源和环保等优势。①新能源用生物基炭材料。具有比表面积大、材质纯净、电化学性能优良等特性，可用作超级电容器、太阳能电池、锂电池的电极材料，也可用作天然气、氢气的低压高密度储存材料。②环保用生物基炭材料。生物基炭材料可用于饮用水净化，残留农药、余氯等有害物质去除，急性食物和药物中毒解毒，燃煤烟气脱硫除汞，室内空气净化（去甲醛），垃圾焚烧发电厂二􀅁英去除，贵重有机溶剂、加油站汽油蒸气回收等。③农业用生物基炭材料。生物基炭材料的有机碳含量高、比表面积大、吸水保肥能力强，是良好的土壤改良剂和缓释肥载体，可促进农作物增产和贫瘠土壤修复；同时，可长期将碳固定于土壤，减少碳排放并增加土壤肥力。④再生炭材料。通常炭质吸附材料为一次性使用，可通过物理和化学方法使吸附饱和的炭质吸附材料恢复其吸附等性能，实现废弃炭材料资源化利用，降低生物基炭材料的应用成本。

生物基功能高分子材料种类多、附加值高、用途广、产业关联度大，直接服务于国民经济的诸多行业和高新技术产业的各个领域。①木质素基功能高分子材料。富含芳香类结构和丰富的官能团，主要应用于抗菌、阻燃、吸附等方面。②纤维素基功能高分子材料。具有优良的可降解性和生物相容性，制成的生物膜材料、凝胶材料等可用于污水净化、药物缓释、酶分离和纯化、能源存储等方面。③松香基功能高分子材料。具有可自修复、形状记忆及两亲性等功能，主要应用于包装、医用及仿生等方面。④蛋白基功能高分子材料。以大豆蛋白、小麦麸质蛋白等为原料制备的膜材料、凝胶材料、蛋白结合金属配合物等，可应用于医用输液管、药物载体、食品包装和农用薄膜等方面。

推动生物基材料的规模化发展与应用，降低材料工业对化石资源的依赖，有利于环境改善与经济协调发展，对于加快培育战略性新兴产业，促进石油化工材料转型升级，推动农林生物质资源利用和绿色经济增长，促进农工融合与城镇化建设具有重大意义。

生物基材料产业总体发展趋势主要表现在：①产品成本不断下降，材料性能不断提高，对传统石化材料的竞争力不断增强。1,3-丙二醇、3-羟基丙酸、丁二酸、异丁醇、异戊醇等产品的生物法路线具有对石油路线的竞争优势，PHA、PBS、PLA等生物基材料呈现快速发展态势，生物合成橡胶概念轮胎已推出，尼龙66纤维、热固性树脂、聚氨酯泡沫塑料的生物法路线已取得突破。②生物基材料从高端的功能性材料、医用材料向大宗生物基工业材料转移。市场成长最快的是与现有石化材料类似的产品，如生物基的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、PE和PP等。③产业规模化。PLA、PHA和PBS产品已实现一定规模的工业化生产。聚乳酸市场开发的成功，使产业界认识到生物基材料在某些领域可与传统塑料有效竞争，促进了PLA、PHA及PBS的大规模生产和应用开发。④产品多元化。例如聚酯、聚氨酯节能保温材料、生物基表面活性剂、生物基塑料助剂、木塑功能性复合材料、高性能树脂、生物基仿生材料等产品不断扩展。