走向材料科学的前沿——记四川大学高分子材料工程国家重点实验室

本刊记者 朱刚刚

走向材料科学的前沿
——记四川大学高分子材料工程国家重点实验室

本刊记者 朱刚刚

从促使人类进入文明社会的铜、铁等金属材料，到更轻便实用的塑料、橡胶等高分子材料，犹如支撑万丈高楼的基石，材料支撑着人类文明。如今，高分子材料与金属材料、无机非金属材料一起，成为科学技术、经济建设中的重要材料，并且是三大材料中发展最为迅速的一类，正深刻地影响着我们的日常生活和行为方式。

所谓高分子，是指通过共价键连接起来的，所含原子数目一般在几万以上的具有高强度、高韧性、高弹性的聚合物。而高分子材料指的就是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，比如我们平常接触的天然橡胶、棉花、人体器官等天然材料，人工合成的化学纤维、塑料和橡胶等也是高分子材料。

高分子材料独特的结构和易改性、易加工特点，使其具有其他材料不可比拟、不可取代的优异性能，从而广泛用于科学技术、国防建设和国民经济各个领域，并已成为现代社会生活中衣食住行用各个方面不可缺少的材料。

引领我国高分子材料科学研究和应用潮流的，是由中国科学院院士徐僖教授创立的高分子材料工程国家重点实验室。现任实验室主任的王源升教授及其创新团队在科研上引导前沿，在产业化上立足国需，在高分子材料领域取得了一系列具有国际领先水平的重要成就；他们还重视交流合作与人才培养，努力打造材料科学的创新平台，为我国科技创新体制建设作出了重要贡献。

创新前沿，领航发展

高分子材料工程国家重点实验室依托于四川大学，1991年建于四川大学（成都科技大学并入新四川大学），是世界银行贷款“重点学科发展项目”建设的75个国家重点实验室之一，并被认定为其中7个试点实验室之一。1995年4月通过国家验收，1996年2月正式批准向国内外开放。1997、2003和2008年三次通过国家评估，取得良好成绩。

作为高分子材料工程领域国家级研究单位，高分子材料工程国家重点实验室面向国民经济、现代化建设的重大需求，确立了实验室的主要任务：结合高级专门人才的培养、高分子材料学科和我国国民经济发展的需要，研究高分子材料的结构和性能、高分子材料的成型理论和技术、高分子材料生产与应用中的工程技术问题，面向国内、国际，应用新技术，开发新的、高性能高分子材料。并由此确立了五大研究方向：

（1）通用高分子材料高性能化新技术和新原理的研究。研制高强、高韧高分子材料，实现通用高分子材料的高性能化；研究高分子微观复合材料的设计和制备原理、加工过程中形态结构的演变，为高分子复合材料的制备提供新方法。

（2）高性能和功能高分子材料的研究。研究高分子材料高性能化和功能化的科学原理、芳杂环聚合物及其复合体系的结构性能和成型加工基础理论、功能高分子及其复合材料和生物医用高分子材料的制备和结构性能。

（3）聚合物成型理论和技术研究。研究高分子材料在加工过程中的力化学反应和化学流变学，建立聚合物成型新技术，研制新型聚合物加工设备。

（4）油田开发用高分子材料。研究油田开发用高分子材料的组成、结构、形态与性能的关系以及在应用条件下的变化规律，为油田开发提供新材料、新技术。

（5）废弃高分子材料再生利用与环境友好高分子材料。研究废弃高分子材料回收加工中的物理、化学问题，发展回收利用废弃高分子材料新技术；研究可生物降解的高分子材料。

紧紧围绕这五个方向，实验室在力化学在高分子材料制备和加工中的应用、聚合物多外场下的形态控制与加工新技术、高分子材料的环境友好化技术等方面取得了出色的研究成果，并于2006、2009、2010年先后获得三次国家技术发明奖二等奖。

作为世界知名的高分子力化学研究中心之一，实验室采用物理方法解决常规技术难以解决的问题，在固相力化学、溶液力化学和熔体力化学方面取得了重要成果。在2006年获得国家技术发明奖二等奖的“磨盘形力化学反应器及其在高分子材料制备中的应用”项目中，实验室研制了具有中国特色、结构独特、能有效粉碎脆性和韧性高分子材料的磨盘形力化学反应器，制备了多种聚合物纳米复合材料，为废旧橡胶的回收利用提供了新技术新工艺。

之后，实验室承担了“无机刚性粒子增强的高分子材料脆韧转变规律及高性能复合材料研究”课题的科研任务，提出了填充体系界面屈服概念和刚性粒子增韧的芯壳模型，进一步丰富了无机刚性粒子增强增韧高分子材料的理论基础，由此研制出了多种高性能低成本聚合物——超细无机粉体复合材料。这一成果获得2009年国家技术发明奖二等奖。

随着科学发展观的推进，实验室高度关注高分子材料的环境友好化技术。“高分子材料的高效无卤阻燃技术”项目的任务就是开发高性能、低成本、易加工的可生物降解高分子材料及无卤阻燃聚合物，深入研究材料多层次结构与目标性能的关系，建立了环境友好化高分子材料的新理论和新技术。2010年，这项成果以其创新性第三次拿下国家技术发明奖二等奖。

创新技术前沿，领航行业发展，高分子材料工程国家重点实验室经过多年的探索，最终成为了高分子材料科学领域的带头人。

立足国需，服务产业

2006年，《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中，新材料技术被列为未来15年内科技发展的重点领域、优先主题和前沿技术，是提高我国产业竞争力的突破口。高分子材料作为应用广泛、发展迅速的材料，正是新材料的代表。

高分子材料工程国家重点实验室从建立开始，就从基础研究服务于产业应用的总体定位出发，立足国家需要，为我国经济发展和国防建设做出了重大贡献。

上世纪90年代开始，针对国防需求，实验室从分子设计出发，开展耐热高分子合成与结构控制的基础性研究，在聚酰亚胺、聚苯硫醚、苯并噁嗪树脂等耐热高分子材料及高性能聚合物纤维方面取得一系列重要成果。2003年金秋十月，“神舟五号”直冲云霄，中华儿女为之沸腾。高分子材料工程国家重点实验室里每一个人心里都充满了自豪，因为他们研制的高性能聚酯纤维用在了“神舟”五号的发射装置上，“神舟”飞天有他们的辛勤与汗水。不久，他们接到了使用单位赠送的锦旗，上书：“中国航天人上九天揽月，川大高强丝为神舟助飞”。这是为助飞“神舟”做出贡献的科学家所独享的殊荣，是实验室所有科研人员的光荣与梦想。

承载着这样的光荣，实验室继续前行。紧密结合国民经济建设发展的需要，实验室十分重视与国内大型企业密切合作，先后与高分子工业的龙头企业联办研究室，共同承担国家项目，通过应用基础研究，为解决企业关键技术问题提供成套技术支持。通过一系列努力，实验室创造了与国内特大型企业合办研究室的成功经验，为企业提供科技服务，解决企业重要的关键技术问题。

多年来，他们解决的问题涉及多家企业和多方面技术：

解决了云天化(云南云天化股份有限公司)20000吨聚甲醛聚合不稳定的技术难题，形成了一系列控制聚甲醛聚合过程、提高产品质量的技术措施。

实现了中石化四川维尼纶厂改性P V A的熔融纺丝开发，研制了高强高模P V A纤维、P V A基阻燃纤维和PVA20℃-90℃水溶纤维。

完成了中石化巴陵石化热塑性弹性体的应用研究与开发，中试产品达到国外产品性能，成功替代进口产品，打破国外技术垄断。该项目已列入中石化公司“十条龙”项目，获得1.8亿元投资进行生产线扩建。

开展了与兰州石化、吉林石化、大庆炼化、抚顺石化独山子石化等的合作，进行聚烯烃专用树脂的结构调控及聚合关键技术研究，设计开发新的聚合工艺和技术，开发了具有自主知识产权的成套生产技术。

在科技化引领产业化的经济发展趋势下，高分子材料工程国家重点实验室始终把实验室自身的发展与国家重大发展方向紧密联系在一起，体现的是科研工作者高度的社会责任感和历史使命感。

走出去，引进来

《国家中长期科学和技术发展规划纲要》指出：“增强国家自主创新能力，必须充分利用对外开放的有利条件，扩大多种形式的国际和地区科技合作与交流。”“鼓励科研院所、高等院校与海外研究开发机构建立联合实验室或研究开发中心。支持在双边、多边科技合作协议框架下，实施国际合作项目。”

高分子材料工程国家重点实验室在发展过程中，一直都非常重视国际合作与交流，坚持走出去、引进来的国际化战略。“走出去”，就是从政策、措施等方面鼓励科研人员积极参与国际合作和交流，鼓励部分教授主动走出去，寻求合作者，开展科学研究，努力造就了一批国际对话能力强、熟悉国际惯例并能融入国际社会的科研人才；“引进来”，就是搭建国际科技创新平台和国际技术转移平台，引进国际科研力量，有效地引进、消化、吸收、拓展中国所需要的国际先进技术，并使之在中国的产业界生根、开花、结果。

十几年来，实验室已和加拿大、美国、英国、法国、德国、荷兰、瑞典、俄罗斯、澳大利亚、日本、韩国等12个国家的29个高校、科研机构和公司签订了合作协议，在高分子材料科学的前沿领域进行合作研究和人才培养；承担和执行了中捷政府间科技合作项目、中法先进研究计划项目和荷兰DSM公司、美国Dow化学公司、美国Rohm & Haas公司等国际合作项目40余项；每年接受了数十名国内外知名专家学者来实验室开展科学研究和学术交流活动，并承办了多项大型国际学术会议，在国际高分子材料工程研究领域形成了重要影响。

实验室的科研成绩引起了国际学术界的高度关注，高分子材料工程领域权威国际学术期刊Plastics, Rubber and Composites: Macromolecular Engineering于2007年专门为实验室出版了加长专辑，在这本总计95页的专辑中，重点介绍了实验室的研究方向和成果。这是国际学术界对实验室所取得成绩的高度肯定，体现了实验室在国际学术界的影响和地位。

2010年10月，实验室又迎来了一个新的发展阶段。实验室与在微型注塑和挤出理论、在线检测及微型功能器件方面居国际领先水平的英国Bradford大学聚合物微型加工中心建立合作关系，成立了“四川大学—英国Bradford大学国际聚合物微型加工中心”，共同开展聚合物微纳复合材料微成型加工的研究工作。

实验室主任王源升教授介绍说，成立这个加工中心是因为现代科学技术和国民经济的发展迫切需要微型、轻量、精密、高性能、多功能的微器件，而高分子材料微成型加工可高效、经济地制备微型功能器件，是小器件，高产值，大产业，关系国家的核心竞争力。

以此为宗旨，中心制定了建立高分子材料微型加工新模型和新理论、开发高附加值生物医用和微电子应用的微型功能器件、建立先进的聚合物微型加工平台等目标，并集中核心科研力量，利用中外双方科研资源，迅速而有序地把研究开展起来了。

目前，中心承担了多项国家自然科学基金重大国际合作项目、科技部国际科技合作项目以及省部级课题。成立至今还不到一年的时间，已经取得了很多实质性的研究进展：制备了数种可用于微加工的具有特定功能的聚合物微纳复合材料；研究了聚合物碳纳米管复合材料的微型混合和微型注塑，实现了微型加工塑料制件的高电导率化；研究了等规聚丙烯iPP的微型注塑；设计加工了数种微型注塑模具，开发了系列微注塑制件开发如经鼻吸入器等。可喜的成绩使全体科研人员深受鼓舞，他们相信凭着勇于创新、不断进取的精神，定能取得更辉煌的成就。

通过多年的努力，高分子材料工程国家重点实验室大大地促进了科研人员参与国际项目的能力。将来，实验室还将进一步推动国际化的科研合作进程，使实验室继续保持国际先进的研究水平。

科技创新，人才为本

当今时代，人才资源已成为最重要的战略资源，“十一五”期间，我国基础研究发展的总体目标中就包含了建设一支高水平的基础研究队伍，造就一批具有世界影响力的科学家和研究团队。高分子材料工程国家重点实验室在建设过程中，努力构建有利于创新人才成长的文化环境，建立了一支高素质的创新团队。

实验室现有固定人员51人，其中中国科学院院士1名，教授36名（博士生导师30名），具有博士学位的45人，45岁以下的中青年人约占70%。学术带头人是徐僖院士，徐院士长期从事高分子材料成型基础理论、高分子力化学、辐射化学等领域的研究，是我国高分子材料科学与工程学科的开拓者和奠基人之一。现任实验室主任的是在我国高分子材料科学领域作出突出贡献的王源升教授。在徐僖院士和王源升教授的带领下，实验室开辟了高分子材料学科的多个领域，已形成一支学术水平高、学风严谨、结构合理的学术梯队。年轻的学术骨干迅速成长，他们中有教育部“长江学者奖励计划”特聘教授、国家杰出青年基金获得者、教育部“跨世纪优秀人才基金”和“新世纪优秀人才支持计划”获得者、百千万人才计划入选者、中国化学会青年化学奖获得者等。

同时，实验室充分发挥教育在创新人才培养中的重要作用，加强科技创新与人才培养的有机结合。实验室在博士、硕士研究生培养，接受博士后研究人员和工程技术人员进修和培训方面有雄厚的基础，已培养了大批硕士、博士和博士后等高层次人才，为高分子材料科学领域储备了大批新生力量。事实上，他们中的许多人已经成为实验室和行业内的中坚力量。

在倡导求真务实、勇于创新的科学精神和团结协作、淡泊名利的团队精神带动下，实验室交了一份令大家满意的答卷。2000年以来实验室承担、完成了多项国家自然科学基金重点项目、杰出青年基金及面上项目、973国家重点基础研究项目、国家科技攻关项目、863高新技术研究项目等国家和省部委项目及产业部门项目，在高分子材料共混复合新技术新原理、高分子材料加工成型新方法、聚合物纳米材料制备新技术、油气田开发用新型高效高分子材料研发等方面取得了出色的研究成果，获得省部级科技进步奖等近20项，获准国家发明专利60余项，发表论著700余篇。

后记

自主创新，重点跨越，支撑发展，引领未来——这是我国科技工作的指导方针。在这一方针的指导下，高分子材料工程国家重点实验室集中力量、重点突破，成功实现了跨越式发展。

开放、流动、联合、竞争——这是国家重点实验室的运行机制。在这一机制下运行的高分子材料工程国家重点实验室，建设成了开放交流、富有活力的创新平台。

风雨兼程，励精图治，厚积薄发，生生不息——这是高分子材料工程国家重点实验室走向材料科学前沿的利剑。在这一利剑披荆斩棘的开拓下，实验室走过了荣耀的二十年。让我们期待这个优秀的团队下一个二十年的辉煌。