“這幾天,，我們正和幾家化工園區(qū)的中試基地談合作，希望能盡快進(jìn)行小規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn),?！蹦暇┕I(yè)大學(xué)教授、副校長(zhǎng)郭凱在接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)說,。
近期,，郭凱帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)攻克生物基聚氨酯材料研制難題。他們要用棉籽油,、蓖麻油等非糧生物基制造氨綸,、尼龍等高端紡織面料，并讓面料擁有絲綢一般的手感和棉一般的吸水性,。
自2010年以來,，郭凱和團(tuán)隊(duì)圍繞綠色化工，重點(diǎn)開展微流場(chǎng)技術(shù)研究和生物基材料新產(chǎn)品開發(fā),。通過校企合作,，多家企業(yè)生物基材料年產(chǎn)能達(dá)到40萬噸，多個(gè)精細(xì)化學(xué)品年產(chǎn)能達(dá)到千噸級(jí),、萬噸級(jí),，郭凱團(tuán)隊(duì)為化工產(chǎn)業(yè)綠色化轉(zhuǎn)型升級(jí)探索了新路徑。
日前,，何梁何利基金2024年度頒獎(jiǎng)大會(huì)召開,，郭凱獲得何梁何利基金科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng)。
“我將繼續(xù)尋找真問題,、解決真問題,，把國(guó)家所需、行業(yè)所期,、人民所盼牢記在心,，不斷推動(dòng)科技成果在綠色化工領(lǐng)域的落地?！惫鶆P說,。
做“頂天立地”的科研
走進(jìn)南京工業(yè)大學(xué)生物與制藥工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)室，一張面積約一平方米的桌子上,，放著一個(gè)小型反應(yīng)器,。
“別看‘個(gè)頭小’，它可是一個(gè)微縮版的‘桌面工廠’,?！惫鶆P介紹，“他們團(tuán)隊(duì)利用微流場(chǎng)技術(shù),，通過微尺度效應(yīng)將化工反應(yīng)過程傳質(zhì)傳熱效率及反應(yīng)速率提升100倍到1000倍,，以‘桌面工廠’生產(chǎn)模式實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)大型化工生產(chǎn),，讓化工反應(yīng)時(shí)間由十幾個(gè)小時(shí)縮至數(shù)十秒?！?/p>
憑借微流場(chǎng)技術(shù),，郭凱和團(tuán)隊(duì)獲得2017年度國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。而郭凱與微流場(chǎng)技術(shù)結(jié)緣,，和中國(guó)工程院院士,、南京工業(yè)大學(xué)教授歐陽平凱密不可分。
2008年郭凱獲得博士學(xué)位后,，曾在一家公司從事藥物開發(fā)研究,。“當(dāng)時(shí),，我在企業(yè)工作很單調(diào),，想回高校做創(chuàng)新性研究?！惫鶆P說，迷茫中的他遇到了歐陽平凱,，并作出了影響一生的決定,。
“歐陽院士認(rèn)為，科研人員應(yīng)該做‘頂天立地’的科研,，一方面要滿足國(guó)家需求,，另一方面要解決產(chǎn)業(yè)問題?！惫鶆P回憶,，2010年他選擇入職南京工業(yè)大學(xué)，跟隨歐陽平凱開展研究,，致力于解決國(guó)內(nèi)化工生產(chǎn)中的難題,。
提升國(guó)產(chǎn)增塑劑質(zhì)量
對(duì)科研人員來說，選擇合適的科研方向至關(guān)重要,。那時(shí),，郭凱將目光聚焦在檸檬酸酯類增塑劑的改良上。
“傳統(tǒng)的鄰苯二甲酸酯增塑劑毒性較大,，嚴(yán)重影響了下游塑料,、粘合劑、油墨等產(chǎn)品的安全性,。而國(guó)產(chǎn)無毒增塑劑中的主要品種——檸檬酸酯類增塑劑由于技術(shù)原因,，純度、色澤等核心質(zhì)量指標(biāo)都低于國(guó)外同類產(chǎn)品,，嚴(yán)重影響相關(guān)產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略安全,?！惫鶆P回憶，他在廣泛了解檸檬酸酯類增塑劑的行業(yè)現(xiàn)狀后,，聯(lián)合江蘇雷蒙新材料有限公司開展科研攻關(guān),。
“想提高檸檬酸酯類增塑劑的純度，就要優(yōu)化原材料轉(zhuǎn)化率,，改善催化效果,。而要使它透明無色，就要進(jìn)行溫度控制,?！惫鶆P說。
談起那段攻關(guān)經(jīng)歷,，郭凱顯得云淡風(fēng)輕,。但2010年考取郭凱碩士研究生的佘鵬偉，記得當(dāng)年科研攻關(guān)的艱難,。
“化工試驗(yàn)一旦開始就不能中斷,，否則會(huì)影響數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。郭老師跟我們一起待在實(shí)驗(yàn)室做試驗(yàn),，經(jīng)常做到凌晨三四點(diǎn),。”佘鵬偉說,。
經(jīng)過五六年的持續(xù)攻關(guān),，郭凱帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)革新了傳統(tǒng)釜式生產(chǎn)模式，突破了檸檬酸酯類生物基無毒增塑劑生產(chǎn)中多項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)瓶頸,。他們聯(lián)合企業(yè)研制的高品質(zhì)乙酰檸檬酸三丁酯占據(jù)國(guó)內(nèi)90%以上高端市場(chǎng),，實(shí)現(xiàn)生物基增塑劑及衍生產(chǎn)品8萬噸的年產(chǎn)能，為生物質(zhì)資源高值利用提供綠色方案,。
研制生物基新材料
2011年起,，郭凱帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)以棉籽油、蓖麻油等非食用性植物油替代石油,，研制生物基聚氨酯新材料,。聚氨酯是一類功能性材料，被廣泛應(yīng)用在基建,、家電,、汽車、醫(yī)護(hù)等領(lǐng)域,。然而,，傳統(tǒng)聚氨酯材料對(duì)石化資源依賴度高，產(chǎn)品的綠色環(huán)保性較差。
郭凱坦言,，在研制過程中,，他很多次都想放棄。最讓他抓狂的是,，在研究初期,，已經(jīng)調(diào)試好的聚氨酯配方，由于使用大量植物油,，一到冬天樣品就凝固,。“后來,，我們歷時(shí)一年,，融合化學(xué)、化工等領(lǐng)域的知識(shí),，對(duì)配方進(jìn)行上百次調(diào)整,，最終將產(chǎn)品的凝固點(diǎn)從零攝氏度附近降至零下10攝氏度?！惫鶆P介紹,，在試驗(yàn)過程中，團(tuán)隊(duì)加強(qiáng)與企業(yè)交流,，做出原型產(chǎn)品后就交給企業(yè)評(píng)價(jià),，隨后吸納企業(yè)的意見再改進(jìn)。
念念不忘,，必有回響。經(jīng)過近十年攻關(guān),，郭凱團(tuán)隊(duì)發(fā)明了5種新型生物基多元醇單體料并完成了年產(chǎn)5萬噸的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化,，在此基礎(chǔ)上開發(fā)了生物基防腐涂料、軟泡等5種高性能生物基聚氨酯新材料,。憑借這些成果,，郭凱團(tuán)隊(duì)獲得2023年度江蘇省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。
“未來,，我們希望開發(fā)出更多高端生物基材料,，助推化工產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，為解決環(huán)境污染和資源短缺等問題提供科學(xué)解決方案,?！惫鶆P說。（記者 金 鳳）
編輯：周大為
