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□ 本報(bào)記者 謝詩(shī)涵

“如果將傳統(tǒng)化工生產(chǎn)比作‘燉羊肉’，那么微流場(chǎng)技術(shù)就是‘涮羊肉’。盡管兩者都是用水把羊肉煮熟，但燉羊肉耗時(shí)長(zhǎng)且‘外焦里嫩’，而涮羊肉速度快且口感均一。在微流場(chǎng)技術(shù)下，傳統(tǒng)需要十幾個(gè)小時(shí)的反應(yīng)往往幾秒就可以完成?！?2月3日，南京工業(yè)大學(xué)黨委常委、副校長(zhǎng)郭凱教授榮獲本年度何梁何利基金科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng)青年創(chuàng)新獎(jiǎng)。

近年來(lái)，圍繞綠色化工領(lǐng)域，郭凱率團(tuán)隊(duì)在微化工技術(shù)和生物基材料研究上不斷創(chuàng)新突破。國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、省科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)、國(guó)際杰出青年化學(xué)工程師獎(jiǎng)、閔恩澤能源化工獎(jiǎng)……辦公室的陳列柜上，眾多榮譽(yù)如璀璨星辰，記錄了這位80后青年科技工作者科研道路上的一個(gè)個(gè)重要節(jié)點(diǎn)。

年產(chǎn)萬(wàn)噸的生產(chǎn)線(xiàn)，僅一張辦公桌大小

“歐陽(yáng)平凱院士是我的恩師，也是我學(xué)術(shù)上的引路人。他教會(huì)了我做科研既要頂天，也要立地。做出來(lái)的東西有沒(méi)有人用，能不能對(duì)國(guó)家、社會(huì)產(chǎn)生實(shí)效，這是我們最需要關(guān)心的問(wèn)題?！?010年，一心想從事應(yīng)用化學(xué)研究的郭凱受時(shí)任南京工業(yè)大學(xué)校長(zhǎng)歐陽(yáng)平凱院士的感召，辭去了英國(guó)的工作來(lái)到南工大任教，并同步開(kāi)展綠色化工攻關(guān)。

那時(shí)，團(tuán)隊(duì)里加上郭凱一共只有3個(gè)人。盡管科研條件艱苦，他卻始終堅(jiān)持從產(chǎn)業(yè)實(shí)際中找選題，也愿意沉下心來(lái)打磨一件事。一間30多平方米的實(shí)驗(yàn)室，成了郭凱授課之外待得最久的地方。

傳統(tǒng)化工間歇生產(chǎn)持液量大、均一性差，導(dǎo)致化工生產(chǎn)安全性偏低、排放和泄漏嚴(yán)重，安全環(huán)保事故頻發(fā)，而微流場(chǎng)技術(shù)可以很好地解決這一難題。郭凱告訴記者：“傳統(tǒng)工業(yè)放大過(guò)程中，大家會(huì)下意識(shí)地認(rèn)為大規(guī)模生產(chǎn)就要將裝置做得更大一些，而這項(xiàng)研究的難點(diǎn)就在于突破這一慣性思維，讓實(shí)驗(yàn)裝置盡可能小一些，通過(guò)微尺度效應(yīng)強(qiáng)化相關(guān)傳質(zhì)、傳熱、反應(yīng)速率等，提升制造效率，讓工業(yè)生產(chǎn)更加綠色安全?！?/p>

一條年產(chǎn)萬(wàn)噸的生產(chǎn)線(xiàn)，傳統(tǒng)幾層樓高的反應(yīng)釜可以被壓縮成一張辦公桌大小，而里面核心的反應(yīng)部件和幾個(gè)可樂(lè)罐差不多大。“由于反應(yīng)器尺度小、反應(yīng)速度快，物料均一性會(huì)更好，污染排放可降低50%以上，能耗降低40%以上，設(shè)備占地面積可縮小90%以上。”郭凱說(shuō)。

敢于試錯(cuò)，抓好科研的“兩頭”

結(jié)合微流場(chǎng)技術(shù)，郭凱團(tuán)隊(duì)利用可再生原料，創(chuàng)制了生物基聚氨酯、聚酯、聚酰胺、氨綸、增塑劑等高效固碳、健康環(huán)保、性能優(yōu)良的新材料產(chǎn)品。截至目前，團(tuán)隊(duì)先后完成生物基材料累計(jì)40余萬(wàn)噸/年以及多個(gè)精細(xì)化學(xué)品千噸/年至萬(wàn)噸/年轉(zhuǎn)化，為省內(nèi)外近百家企業(yè)提供技術(shù)服務(wù)，推動(dòng)微化工技術(shù)從“芯片實(shí)驗(yàn)室”走向“桌面工廠(chǎng)”。

一個(gè)月前，郭凱主持完成的“新型高性能生物基聚氨酯及其關(guān)鍵制造技術(shù)”項(xiàng)目榮獲2023年度省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。在這一項(xiàng)目中，團(tuán)隊(duì)從無(wú)到有構(gòu)建工藝路線(xiàn)，創(chuàng)新性地從棉籽油等非食用性油脂中提煉出國(guó)際首款全替代型產(chǎn)品——國(guó)產(chǎn)生物基聚氨酯，成功實(shí)現(xiàn)了原料、過(guò)程、產(chǎn)品的全流程綠色化。目前相關(guān)產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于鐵路隧道、西氣東輸?shù)榷囝I(lǐng)域。

該項(xiàng)目最終取得了良好的社會(huì)效益，但技術(shù)研發(fā)的過(guò)程卻充滿(mǎn)挑戰(zhàn)。郭凱回憶，團(tuán)隊(duì)首次從植物油中提取出生物基聚氨酯后，由于原材料凝固點(diǎn)高，做出來(lái)的產(chǎn)品一到冬天就會(huì)凝固。這個(gè)結(jié)果是大家始料未及的，也迫使團(tuán)隊(duì)從源頭結(jié)構(gòu)上作出調(diào)整，進(jìn)一步降低產(chǎn)品凝固點(diǎn)?！翱蒲袆?chuàng)新就是一個(gè)不斷試錯(cuò)的過(guò)程，不可能永遠(yuǎn)一帆風(fēng)順。而成果背后的無(wú)數(shù)次試錯(cuò)經(jīng)驗(yàn)，正是我們隱性的財(cái)富?！?/p>

教師、科研團(tuán)隊(duì)領(lǐng)頭人、學(xué)校行政事務(wù)參與管理者……郭凱肩上的擔(dān)子越來(lái)越重，但他始終堅(jiān)持將一半的時(shí)間投入到科研中。不斷和企業(yè)交流，更是他多年來(lái)一直堅(jiān)持做的一件事。“于我而言，最關(guān)心的就是科研的‘兩頭’問(wèn)題，一頭是能不能與國(guó)家戰(zhàn)略、前沿?zé)狳c(diǎn)結(jié)合，另一頭是能不能解決實(shí)際問(wèn)題、產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。要想抓好這‘兩頭’，需要我們前期做大量細(xì)致的工作，因?yàn)橐坏┏晒涞?，留給我們的失誤空間將少之又少?！?/p>

走出科研“舒適區(qū)”，創(chuàng)新永無(wú)止境

從最初的3個(gè)人壯大到如今的百余人，郭凱團(tuán)隊(duì)的學(xué)科交叉屬性越來(lái)越強(qiáng)化，所關(guān)注的問(wèn)題也越來(lái)越廣，材料新結(jié)構(gòu)的AI設(shè)計(jì)、工藝路線(xiàn)開(kāi)發(fā)、工程設(shè)備研制、材料加工技術(shù)都已成為團(tuán)隊(duì)關(guān)注的熱點(diǎn)。

對(duì)于團(tuán)隊(duì)內(nèi)正處于成長(zhǎng)階段的青年科技工作者，郭凱常建議他們要找準(zhǔn)個(gè)人定位、區(qū)域定位和歷史定位?！耙恍┠贻p人在做科研時(shí)常常有慣性，習(xí)慣陷在自己的舒適區(qū)，這一定程度上限制了自身發(fā)展。瞄準(zhǔn)國(guó)家戰(zhàn)略和產(chǎn)業(yè)實(shí)際，勇敢走出科研舒適區(qū)，或許會(huì)收獲別樣精彩的風(fēng)景?！?/p>

眼下，郭凱團(tuán)隊(duì)生物基氨綸、生物基尼龍、生物基多元醇、生物基防腐涂料等多個(gè)項(xiàng)目正處于工業(yè)放大的關(guān)鍵階段，而他和團(tuán)隊(duì)也正在嘗試一種全新的成果轉(zhuǎn)化路徑。

“以前科研成果轉(zhuǎn)化一般通過(guò)技術(shù)交底、專(zhuān)利許可或轉(zhuǎn)讓的方式給企業(yè)產(chǎn)業(yè)化，而這往往導(dǎo)致企業(yè)一次性投入太大，不利于項(xiàng)目良性發(fā)展。”郭凱表示，如果中試階段能以項(xiàng)目公司的形式運(yùn)行，則不單單可以驗(yàn)證技術(shù)的成熟度，也可同時(shí)進(jìn)行商業(yè)模式和政策適用性的驗(yàn)證?！拔磥?lái)我們希望將技術(shù)成果盡可能往前推進(jìn)，讓企業(yè)少走一些彎路，進(jìn)一步釋放技術(shù)附加值。”

2024年12月10月《新華日?qǐng)?bào)》11版：https://newspaper.xhby.net/?act=article&aid=1399317&layountIndex=10&date=20241210&siteID=2&id=1