中國(guó)科學(xué)報(bào)：到企業(yè)中去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題
——記東華大學(xué)材料學(xué)院朱美芳院士團(tuán)隊(duì)
到企業(yè)中去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題
——記東華大學(xué)材料學(xué)院朱美芳院士團(tuán)隊(duì)
作者：孫慶華 黃辛 來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào) 發(fā)布時(shí)間：2021/11/7
朱美芳（中）在生產(chǎn)一線(xiàn)指導(dǎo)交流制備抗菌功能母粒。東華大學(xué)供圖
近日，中國(guó)科學(xué)院院士、東華大學(xué)材料學(xué)院院長(zhǎng)朱美芳團(tuán)隊(duì)“有機(jī)無(wú)機(jī)原位雜化構(gòu)筑高感性多功能纖維的關(guān)鍵技術(shù)”項(xiàng)目榮獲2020年度國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，科技在功能纖維領(lǐng)域再度賦能，讓我們離“穿得健康”更近了一步。
總把難題當(dāng)課題
“‘要到企業(yè)中去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，調(diào)研問(wèn)題，提出解決方案，再加以實(shí)施、總結(jié)’，這是朱老師經(jīng)常和大家說(shuō)的話(huà)?！眻F(tuán)隊(duì)成員、材料學(xué)院博士后周家良說(shuō)。我國(guó)化纖產(chǎn)量占全球70%，其中超過(guò)八成是量大面廣的聚酯和聚酰胺纖維，且同質(zhì)同構(gòu)現(xiàn)象較為嚴(yán)重。高感性多功能的高品質(zhì)纖維供給不足，功能化產(chǎn)品比例偏低。因此，兼具抗菌、阻燃等健康防護(hù)和舒適親膚等高感性多功能纖維的研發(fā)，成為國(guó)家行業(yè)急需和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。
記者了解到，在高感性多功能纖維產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中，有三大關(guān)鍵技術(shù)瓶頸亟待突破，功能組分在聚合物基體中添加量多、分散性差；功能材料在高溫熔融紡絲加工中不穩(wěn)定、功效不耐久；功能纖維連續(xù)化加工難、制成率低等。
在朱美芳看來(lái)，科研就是每天在挫折中前進(jìn)，做科研最大的魅力就在于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題。十余年來(lái)，她帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在雜化材料設(shè)計(jì)制備及其高感性多功能纖維開(kāi)發(fā)領(lǐng)域不斷從實(shí)際需求中尋找問(wèn)題，破解難題。
為此，項(xiàng)目組先后承擔(dān)了一系列國(guó)家、地方和企業(yè)任務(wù)，提出并發(fā)展了國(guó)際前沿的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化技術(shù)，基于功能導(dǎo)向與構(gòu)效協(xié)同，將有機(jī)組分的可設(shè)計(jì)性和無(wú)機(jī)組分的功能性，通過(guò)兩相界面調(diào)控完美結(jié)合，率先提出了聚酯、聚酰胺纖維全流程功能化雜化技術(shù)開(kāi)發(fā)思路，并建立了多功能、高感性聚酯和聚酰胺纖維全鏈條技術(shù)開(kāi)發(fā)體系，創(chuàng)立了三大技術(shù)發(fā)明點(diǎn)，形成了六大發(fā)明技術(shù)。
低添加實(shí)現(xiàn)高效能
說(shuō)到納米材料，人們恐怕都不陌生。但如何把納米材料添加到高分子材料中，并充分發(fā)揮其功能，這道加法題讓不少研究者犯了難。周家良說(shuō)，我們研究的是抗菌聚酯加工理論和方法，加上納米粒子，是多項(xiàng)高分子材料功能雜化的項(xiàng)目，其目的是實(shí)現(xiàn)材料功能的協(xié)同疊加，不讓“打群架”。添加量是其中的關(guān)鍵要素，量高，材料間的相互影響隨之增大；量低，對(duì)纖維成型影響小。如何做到添加量小，但功能性保持和感性增強(qiáng)是關(guān)鍵。
針對(duì)金屬系功能組分在聚酯高溫聚合中極易自團(tuán)聚，而失穩(wěn)失效的難題，團(tuán)隊(duì)發(fā)明了溶膠原位聚合和原位氧化還原兩項(xiàng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了抗菌功能聚酯的一步原位雜化、金屬系功能單元的設(shè)計(jì)構(gòu)筑及其在高溫高粘度復(fù)雜流體中的均勻穩(wěn)定分散，制備了“低含量、高分散、高效能”的抗菌功能聚酯。
此外，團(tuán)隊(duì)還發(fā)明了抗菌阻燃功能雜化材料一體化制備技術(shù)。針對(duì)復(fù)雜加工條件下，功能材料不穩(wěn)定、
持久、不協(xié)效等難題，研發(fā)了高熱穩(wěn)定抗菌阻燃雜化磷酸鋯制備和高含量多功能雜化協(xié)效母粒制備技術(shù)。一體化制備了形貌可控、高溫熔融加工不變色、持久高效抗菌阻燃雜化功能材料，應(yīng)用于多功能聚酯、再生聚酯和聚酰胺纖維，還拓展用于功能薄膜、工程塑料等領(lǐng)域。
項(xiàng)目建立了多功能、高感性聚酯和聚酰胺纖維全鏈條技術(shù)開(kāi)發(fā)體系。同時(shí)，針對(duì)功能聚酯、聚酰胺可紡性下降，功能性和舒適性難統(tǒng)一的瓶頸，發(fā)明了多功能高感性雜化纖維紡絲技術(shù)，構(gòu)建了雜化功能聚合物熔融兩相紡絲動(dòng)力學(xué)模型。團(tuán)隊(duì)在雜化功能聚合物的剪切、拉伸流變行為研究基礎(chǔ)上，專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了十余種雜化纖維專(zhuān)用高異形度異形噴絲板，產(chǎn)品色澤柔和，賦予人體舒適感。在萬(wàn)噸級(jí)短纖、長(zhǎng)絲生產(chǎn)線(xiàn)上，實(shí)現(xiàn)多功能原生（再生）聚酯長(zhǎng)絲、短絲及聚酰胺纖維的規(guī)模化生產(chǎn)，制成率從90%提高到97%，成本直降三成。
據(jù)了解，該項(xiàng)目整體技術(shù)在恒逸、德福倫、恒申、美達(dá)、龍福等國(guó)內(nèi)化纖龍頭企業(yè)全面應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化，開(kāi)發(fā)了5大系列30多類(lèi)功能產(chǎn)品，被廣泛用于服飾家紡、交通運(yùn)輸、安全防護(hù)和國(guó)防軍工等領(lǐng)域，系列成果引領(lǐng)纖維多功能化科技進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級(jí)，示范效應(yīng)顯著。
“1+1＞2”最科技的青春告白
用“團(tuán)結(jié)就是力量”來(lái)形容這支團(tuán)隊(duì)恐怕再貼切不過(guò)，既有60、70、80后梯隊(duì)排布均衡之陣，又有80后戮力協(xié)作之勢(shì)，團(tuán)隊(duì)和個(gè)人優(yōu)勢(shì)得到了充分的發(fā)揮。
“科技創(chuàng)新，英雄不問(wèn)出處，更不能人云亦云、簡(jiǎn)單照搬?？蒲腥瞬胖挥薪?jīng)過(guò)長(zhǎng)期培養(yǎng)和積淀才能擁有揭榜掛帥的底氣和能力。做研究要靜下心來(lái)，堅(jiān)持基礎(chǔ)研究和問(wèn)題導(dǎo)向相結(jié)合，把問(wèn)題想得多一點(diǎn)，困難想得大一點(diǎn)。做好打持久戰(zhàn)的準(zhǔn)備，不斷積累實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)?！?1月3日中午，剛剛走出人民大會(huì)堂頒獎(jiǎng)大會(huì)現(xiàn)場(chǎng)的朱美芳激動(dòng)地說(shuō)。
孫賓、周哲是在團(tuán)隊(duì)工作時(shí)間最長(zhǎng)、企業(yè)工作經(jīng)歷較豐富的骨干。自打進(jìn)了東華，他們便開(kāi)始跟著朱美芳教授去企業(yè)調(diào)研交流，后來(lái)自己帶學(xué)生下車(chē)間。從被動(dòng)跟著學(xué)到主動(dòng)思考做，大家積極挖潛參與校企聯(lián)合項(xiàng)目研究的經(jīng)驗(yàn)，角色變了、任務(wù)重了、能力也強(qiáng)了。師生配合、校企聯(lián)合、團(tuán)隊(duì)協(xié)同，理論“路障”打通了，技術(shù)工藝可重復(fù)性也實(shí)現(xiàn)了。
從“科班”到“青椒”的相恒學(xué)從博士階段起就跟隨朱美芳教授做科研。他風(fēng)趣地說(shuō)，“自己的角色類(lèi)似課題組的項(xiàng)目小組長(zhǎng)”，需求、談判、方案、結(jié)果……在他心里都有本“明白賬”。 為跟進(jìn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，簡(jiǎn)易版鋪蓋卷成了辦公室的“流行裝備”。有時(shí)候，一個(gè)月在企業(yè)最多要待上差不多20天。說(shuō)起這些擼起袖子加油干的往事，七尺男兒們的話(huà)語(yǔ)里充滿(mǎn)了自豪。
自本科算起，“80后”團(tuán)隊(duì)成員成艷華進(jìn)組已有十多年。從當(dāng)年朱老師手把手地教，到如今能夠在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域“單兵作戰(zhàn)”， 年初剛當(dāng)上“新媽”的成老師在接受記者采訪(fǎng)時(shí)骨子里的拼勁兒滿(mǎn)溢于言表。她說(shuō)，很幸運(yùn)在這個(gè)有高度、速度和溫度的團(tuán)隊(duì)中打拼著。深入工廠(chǎng)、查閱文獻(xiàn)原版書(shū)籍、討論到深夜甚至凌晨……
每個(gè)人都明確團(tuán)隊(duì)的共同目標(biāo)：解決國(guó)家重大戰(zhàn)略問(wèn)題，解決“卡脖子”技術(shù)難題。一個(gè)人的貢獻(xiàn)是非常有限的，朱老師喜歡把團(tuán)隊(duì)成員們叫攏來(lái)，每個(gè)人對(duì)解決問(wèn)題發(fā)表自己的意見(jiàn)。這個(gè)過(guò)程其實(shí)更是相互學(xué)習(xí)的良機(jī)，學(xué)如何處理復(fù)雜問(wèn)題的能力，學(xué)如何在和團(tuán)隊(duì)中建立有效合作，學(xué)如何保持良好競(jìng)爭(zhēng)等等。
