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王朝教授16年磨一劍:可降解橡膠在廣東實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)突圍!


2025-03-26

全球首條千噸級生物基橡膠中試線,2025年便將投產(chǎn)使用。王朝表示:希望今年用我們可降解橡膠生產(chǎn)的鞋子就能夠穿到消費(fèi)者的腳上。做鞋不是科學(xué)家的本職,但沒有這雙鞋,就撕不開產(chǎn)業(yè)化的缺口。


羊城晚報(bào)3月25日報(bào)道,當(dāng)青山科技獎(jiǎng)首次將獎(jiǎng)項(xiàng)頒給廣東高??茖W(xué)家時(shí),華南理工大學(xué)教授王朝正站在黃埔綠色先進(jìn)材料技術(shù)研究院中試(產(chǎn)品正式投產(chǎn)前的試驗(yàn))車間里。生物基可降解橡膠這一成果凝結(jié)著他和團(tuán)隊(duì)近20年的光陰:從博士期間開始參與全球首個(gè)生物基彈性體研發(fā),到2025年即將建成全球首條千噸級中試線,從即將量產(chǎn)的可降解鞋底,到破解每年600萬噸輪胎磨屑污染的愿景,從實(shí)驗(yàn)室專利到大灣區(qū)產(chǎn)業(yè)集群,王朝及其團(tuán)隊(duì)的研究早已走出實(shí)驗(yàn)室。生物降解料


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2025年3月初,第四屆青山科技獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)名單正式揭曉,包括王朝在內(nèi)的10位綠色低碳領(lǐng)域的青年科學(xué)家入選,他們每人將獲得稅后100萬元獎(jiǎng)金,用途可自由支配。

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圖為王朝教授在第四屆生物基與降解材料行業(yè)大會上演講。

從單體開始的“綠色長征”

在王朝教授的辦公桌上,擺著一雙2022年生產(chǎn)的運(yùn)動(dòng)鞋。這雙看似普通的運(yùn)動(dòng)鞋,鞋底所采用的可降解橡膠,最初竟是源于生活中常見的土豆和玉米。這背后,凝結(jié)著科研團(tuán)隊(duì)近20年的努力。生料降解料廠家

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這一科研方向的來源,是輪胎等傳統(tǒng)橡膠制品帶來的磨屑污染,它們滲入土壤、地下水、湖泊和大海里,還有的被魚類吞食,最終進(jìn)入人體。曾有學(xué)術(shù)文章發(fā)現(xiàn)在人類嬰兒胎盤、人體大腦中存在微塑料。如果能開發(fā)出可自然降解的橡膠,磨損的顆粒就不會變成微塑料污染土壤和水源。

我自己在這個(gè)領(lǐng)域都做了16年?!蓖醭硎?,2008年的時(shí)候,王朝的導(dǎo)師張立群在國際上首次提出了生物基工程彈性體的概念,希望通過土豆、玉米等原材料制備生物橡膠新材料,使其具備應(yīng)用于工程領(lǐng)域的性能,“當(dāng)時(shí)國內(nèi)對可再生資源的關(guān)注度還不高,老師提出這個(gè)想法之后,我們便去攻關(guān)這個(gè)課題?!?/p>

彼時(shí),生物質(zhì)原料的利用在國內(nèi)尚處于起步階段,相關(guān)的研究和技術(shù)積累幾乎為零。王朝團(tuán)隊(duì)做出來的第一代產(chǎn)品只有極少的生物質(zhì)單體能用。在這之后,他們通過不斷地配方調(diào)整和優(yōu)化制備出更多種類的橡膠,“大概有近十年的時(shí)間我們團(tuán)隊(duì)都在做這個(gè)工作,一直在實(shí)驗(yàn)室里做基礎(chǔ)研究?!?/p>

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在實(shí)驗(yàn)室埋頭攻關(guān)的過程當(dāng)中,王朝逐漸意識到了基礎(chǔ)研究與市場需求之間的脫鉤,開始轉(zhuǎn)變思路逐漸向市場接軌?!氨热缡袌錾闲枰?span style="color: rgb(0, 128, 255);">耐油橡膠,我們就根據(jù)這樣的需求再去構(gòu)建新的分子結(jié)構(gòu),怎么把它做得更耐油、更耐低溫?!钡牵幢阋呀?jīng)走過了十年研發(fā)之路,成果距離實(shí)際投產(chǎn)仍有很長的距離。

“首先是產(chǎn)量上的差距。”提到這個(gè),王朝自己都笑了:“我們實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)一次做50克,工廠試生產(chǎn),一次至少也要幾十公斤。按我們的產(chǎn)量,得做兩個(gè)月才能湊夠工廠一次試驗(yàn)的量。如果試驗(yàn)失敗,又要重新開始,這樣的時(shí)間成本是我們無法承受的?!?span style="text-align: center;font-size: var(--articleFontsize);letter-spacing: 0.034em;">

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這種困境源于實(shí)驗(yàn)室制備與工業(yè)化生產(chǎn)之間的巨大鴻溝。為此,王朝團(tuán)隊(duì)開始攻克從小試到中試的技術(shù)難題。他們重新設(shè)計(jì)反應(yīng)裝置,解決了放大生產(chǎn)過程中攪拌不均、過熱等問題,最終建成了年產(chǎn)百噸的中試裝置。此后,團(tuán)隊(duì)帶著調(diào)整后的橡膠前往工廠試生產(chǎn),發(fā)現(xiàn)問題后再返回實(shí)驗(yàn)室優(yōu)化配方。經(jīng)過近百次這樣的循環(huán),歷時(shí)三年多,王朝團(tuán)隊(duì)終于將可降解橡膠從實(shí)驗(yàn)室?guī)У搅讼M(fèi)者的腳上。

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廣東大地上的產(chǎn)業(yè)躍遷

2023年9月,帶著那雙可降解橡膠制成的鞋子,王朝教授從北京化工大學(xué)南下廣州,加入華南理工大學(xué),并出任黃埔綠色先進(jìn)材料技術(shù)研究院執(zhí)行院長。這雙誕生在北京實(shí)驗(yàn)室中的鞋,不僅是他行李箱里最“寶貴”的物品,更是連接實(shí)驗(yàn)室與產(chǎn)業(yè)化的橋梁。

廣東制造業(yè)發(fā)達(dá),坐擁金發(fā)科技、萬力輪胎等橡膠和新材料領(lǐng)域的龍頭企業(yè)。選擇南下正是看中了廣東完善的產(chǎn)業(yè)生態(tài),希望借助廣東發(fā)達(dá)的制造業(yè)基礎(chǔ)和良好的政策環(huán)境,聯(lián)通下游的制造商,加速可降解橡膠應(yīng)用到千行百業(yè)當(dāng)中。生料降解料批發(fā)

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彼時(shí),廣東發(fā)布了《廣東省培育前沿新材料戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)集群行動(dòng)計(jì)劃(2023-2025年)》,明確了前沿新材料產(chǎn)業(yè)的重要地位,并指出這是未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展的制高點(diǎn)。在政策的支持下,黃埔區(qū)政府華南理工大學(xué)共建黃埔綠色先進(jìn)材料技術(shù)研究院,以“綠色先進(jìn)材料技術(shù)開發(fā)”為核心,進(jìn)行低碳、環(huán)保、“卡脖子”等尖端科研技術(shù)孵化。

隨著研究院的成立,全球首條千噸級生物基橡膠中試線建設(shè)迅速推進(jìn),2025年便將投產(chǎn)使用。這條產(chǎn)線不僅是產(chǎn)能的突破,更是連接實(shí)驗(yàn)室與工廠的“翻譯器”——通過它,團(tuán)隊(duì)開發(fā)的數(shù)十種可降解橡膠新品種得以快速驗(yàn)證生產(chǎn)工藝,為下游企業(yè)提供定制化解決方案。“希望2025年用我們可降解橡膠生產(chǎn)的鞋子就能夠穿到消費(fèi)者的腳上。”王朝表示:“做鞋不是科學(xué)家的本職,但沒有這雙鞋,就撕不開產(chǎn)業(yè)化的缺口?!痹谒磥?,鞋子是可降解橡膠產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的第一個(gè)行業(yè),除此之外,如耐油密封圈、兒童橡膠玩具、口香糖、一次性手套甚至是生物醫(yī)用材料等需要用到橡膠的地方,都是可降解橡膠能夠去拓展的領(lǐng)域。

目前最大的愿景是將可降解橡膠應(yīng)用到輪胎上。”王朝表示,汽車行駛過程中會產(chǎn)生微米級大小的輪胎磨屑,這是PM2.5的重要組成部分。顆粒越小危害越大,這種微米級別的小顆粒進(jìn)入土壤、河流,最終會通過食物鏈進(jìn)入人體,但如果是輪胎用的橡膠是可降解的,其危害性就大大減少了,“這個(gè)難度是最高的,因?yàn)檩喬τ谛阅?、安全的要求是非常高的,市場?yàn)證的周期也是很長的。”而這一愿景一旦實(shí)現(xiàn),輪胎的磨屑污染問題終將被解決。

共同出題:科研與市場的雙向奔赴

材料科學(xué)的研究從來不是一蹴而就的。從基礎(chǔ)理論研究、實(shí)驗(yàn)室合成性能測試,到中試生產(chǎn)再到最終產(chǎn)業(yè)化,每一個(gè)階段都需要大量的時(shí)間、精力和資源投入,往往伴隨著無數(shù)次的失敗和重復(fù)實(shí)驗(yàn)。王朝教授感慨道,“我們所做的生物基可降解橡膠是全球首創(chuàng)的,既沒有文獻(xiàn)參考,市場上也沒有對標(biāo)的商品,耗費(fèi)的時(shí)間自然非常長?!?/p>

這種漫長的研發(fā)周期,讓王朝深刻認(rèn)識到產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的重要性。“高??蒲信c產(chǎn)業(yè)需求之間存在著天然的‘翻譯鴻溝’。”要讓實(shí)驗(yàn)室的成果真正落地,“高校老師要多去企業(yè)看看,企業(yè)也要加強(qiáng)與高校的合作?!?/p>

王朝引用其導(dǎo)師張立群的話來對此進(jìn)一步闡述:“不是企業(yè)給高校課題,也不是高校給企業(yè)課題,而是雙方共同出題、共同答題。”在這種模式下,企業(yè)及時(shí)反饋工藝要求和市場需求,高校據(jù)此優(yōu)化研究方向,最終實(shí)現(xiàn)“共同受益”。他以生物基可降解橡膠研發(fā)為例:“如果沒有與鞋企的緊密合作,我們可能還在實(shí)驗(yàn)室里研究分子結(jié)構(gòu),難以解決耐穿、舒適、防滑等諸多問題?!?/p>

而對于獲得青山科技獎(jiǎng),王朝感到十分榮幸。“首屆青山科技獎(jiǎng)開始申報(bào)的時(shí)候,就有朋友鼓勵(lì)我去申報(bào),但當(dāng)時(shí)我正忙于攻關(guān)可降解橡膠的產(chǎn)業(yè)化難題,沒有申報(bào)這個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)?!敝钡缴钊肓私夂?,他才發(fā)現(xiàn)這個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)的獨(dú)特價(jià)值:“它不僅響應(yīng)了國家對于雙碳和環(huán)保的重大需求,同時(shí)也為科研工作者提供了寶貴的支持?!?/p>

據(jù)了解,“青山科技獎(jiǎng)”由美團(tuán)于2021年發(fā)起,是資助青年科學(xué)家的公益性獎(jiǎng)項(xiàng)。2025年3月初,第四屆青山科技獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)名單正式揭曉,包括王朝在內(nèi)的10位綠色低碳領(lǐng)域的青年科學(xué)家入選,他們每人將獲得稅后100萬元獎(jiǎng)金,用途可自由支配。

“青山科技獎(jiǎng)的支持,讓我們能夠?qū)⒏嗑ν度氲娇蒲兄??!蓖醭f。如今,站在新的起點(diǎn)上,他更加堅(jiān)定了自己的信念:深耕科研成果轉(zhuǎn)化,使其服務(wù)于人們的綠色生活。

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