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蹇锡高:中国高分子材料的创新突破者

2023-02-03 14:47 来源:《祖国》杂志

  如果说,材料科学是国之柱石,那么,科学家们就是柱石的雕刻者,是时代发展的引路人。于是,在这份荣誉与责任中,出现了诸多孜孜不倦的创新突破者,毫无疑问,蹇锡高院士就是一位极具代表性的科研工作者。


  科学的永恒性就在于坚持不懈地寻求之中。从事高性能高分子材料研究的蹇锡高深有感触,从高分子材料设计、合成及其加工应用新技术研究的创新突破,蹇锡高始终以“料要成材,材要好用,用为大用”为目标和方向,带领团队,披荆斩棘,奋斗在新材料探索的前沿,不断用科研成果,践行着为国奉献的初心和诺言。
  开拓创新——既耐高温又可溶解的新型高性能聚芳醚工程塑料
  高性能工程塑料是航空航天、电子电器、核能等高技术和国防军工不可或缺的重要材料,它的每一次突破,都将提升国防科技创新能力和水平。但遗憾的是,传统工程塑料不能兼具耐高温、可溶解的技术难题,极大限制了该类材料的应用领域。鉴于此,蹇锡高院士团队,迎难而上,砥砺前行,他们从聚合物分子结构设计出发,针对聚合工艺开展了技术攻关,攻克了多项核心关键技术,创制了既耐高温又可溶解的新型高性能聚芳醚系列树脂,成功实现了可溶性耐高温高性能树脂零的突破。该成果将扭曲非共平面的二氮杂萘酮联苯结构成功引入到聚芳醚分子主链,研制出结构全新、综合性能优异、既耐高温又可溶解的杂萘联苯聚芳醚系列树脂。最受关注的是,该材料既可在300℃长期使用,还可溶解于氯仿和N-甲基吡咯烷酮、N,N'-二甲基乙酰胺等常用的非质子型极性溶剂,因此可采用多种方式进行加工应用,且成本较低,其应用领域大大扩展。
  应用是研发的检验场。蹇锡高院士团队十分注重科研成果的产业化及实际应用。该团队已拥有一套年产500吨的工业示范装置、一套年产100吨的工程化中试装置以及一套年产10吨的树脂合成扩试装置。此外,依据需求,还建成了材料成型加工基地和模具设计加工中心,这不仅有效缩短了成果产业化及市场开拓的周期,还为进一步研发提供了“反馈基地”。
  新型高性能聚芳醚树脂的深加工应用是蹇锡高团队的另一战场。他们创制出航空航天用杂萘联苯聚醚腈砜酮(PPENSK)特种功能膜、电化学能源器件用隔膜、电极材料及聚合物电解质。前者可用于替代传统的机舱用隔音、隔湿、隔热多功能膜,以及电线电缆绝缘用氟塑料包覆聚酰亚胺(PVF/PI/PVF)三层复合膜;后者则用于制造全钒液流电池、超级电容器、锂硫电池的核心关键部件。
  该系列新型杂萘联苯聚芳醚高性能树脂及其加工应用新技术是国家十五“863”计划、辽宁省十五重点攻关等重大项目的创新成果,并已实现产业化;经专家鉴定,确认为国际首创、处于国际领先水平。其深加工产品已广泛应用于航空航天、电子电气、核能、石油化工等领域。先后获得2003年度和2011年度两项国家技术发明二等奖在内的十四项省部级以上科技奖;还获得了2016年日内瓦国际发明展的五项特别金奖之一,已经在该领域处于领跑的位置。蹇院士因此先后获得“国防军工协作配套先进工作者”、“全国有突出贡献中青年专家”、“辽宁省优秀专家”等荣誉称号;被评为“2020年度中国石油和化工行业影响力人物”,在2022年纪念中国化工学会成立一百周年期间被入选“中国化工百年百人”领军人物之一。蹇院士团队先后被评为 “科技部重点领域创新团队”、“首批全国高校黄大年式教师团队”、“国家自然基金委的创新研究群体”。

  蹇锡高院士从重大技术突破到产业化发展,再到市场化运作,实现了“产-学-研-用”四位一体;他希望国内材料工业能在这样的良性循环中不断发展壮大。所以,他带领团队,让新型高性能树脂从实验室走向工厂、从工厂走向市场,一方面强化了团队科研发展的目标;另一方面,为振兴民族工业,添砖加瓦,贡献力量。


  深耕探索——高性能生物基高分子材料的新突破
  探索真理是科研人的天职,亦是其终身的使命。他们在责任中,负重前行,用创新开拓,引领时代和科技的发展,作为高分子材料领域极具盛名的探索者,蹇锡高院士,就是这样一位科研人。
  随着双碳目标的提出,中国的科研工作者都以绿色探索为方向。生物基高分子材料具有绿色、环境友好和可再生等特点,能够有效缓解化石能源危机和环境污染等问题。这些特性引发了蹇锡高团队的关注,他们以生物基高分子材料的设计及合成能够满足其高性能化和功能化要求的生物基单体为攻关方向,拓展了生物基高分子材料应用范围,提升其对石油基高分子材料竞争优势的切入点。
  他们在前期含哒嗪酮芳香杂环结构的生物基化合物合成的工作基础上,进一步以香草醛为原料合成出了全生物质碳的含三嗪环结构的三酚化合物,并以此构筑具有热致液晶特性的生物基环氧树脂。在相同的固化条件下,其玻璃化转变温度达到了目前所知的生物基环氧树脂的最高值300℃,这比商品化的石油基的双酚A型环氧树脂高了120?℃;同时由于其热致液晶的特点,使生物基环氧树脂的弯曲模量和强度相较于双酚A型的分别提高了53.9%和14.3%,表现出了更好的韧性。由此解决了环氧树脂应用发展中其阻燃性能、力学性能和热稳定性相互制约难以协调的尖锐矛盾。
  正是一项又一项的科研成果,使新型高性能高分子材料不断获得了创新突破,为进一步应用打下了坚实的科学基础。从这一点来看,高分子材料的探索,永无止境,它的应用,也将随着探索的深入,获得更广阔的拓展空间。或许,正是这样的特性,才让蹇锡高院士为之持续奋斗,且斗志不减,昂首阔步,创新前行。

  对高分子材料的创新探索,蹇锡高院士的原则是不抛弃,不放弃;对所取得的成就,他的原则是不居功,不自傲。作为有着40多年党龄的老党员,蹇锡高院士始终以身作则,牢记使命,将科研成果书写在祖国大地上。在这一过程中,他一直都在用这样的方式,书写着对祖国的热爱,抒发着埋在心底的爱国情怀!


责任编辑:赵娜

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