本刊記者 朱剛剛

走向材料科學的前沿
——記四川大學高分子材料工程國家重點實驗室

本刊記者 朱剛剛

從促使人類進入文明社會的銅、鐵等金屬材料，到更輕便實用的塑料、橡膠等高分子材料，猶如支撐萬丈高樓的基石，材料支撐著人類文明。如今，高分子材料與金屬材料、無機非金屬材料一起，成為科學技術、經(jīng)濟建設中的重要材料，并且是三大材料中發(fā)展最為迅速的一類，正深刻地影響著我們的日常生活和行為方式。

所謂高分子，是指通過共價鍵連接起來的，所含原子數(shù)目一般在幾萬以上的具有高強度、高韌性、高彈性的聚合物。而高分子材料指的就是由相對分子質量較高的化合物構成的材料，比如我們平常接觸的天然橡膠、棉花、人體器官等天然材料，人工合成的化學纖維、塑料和橡膠等也是高分子材料。

高分子材料獨特的結構和易改性、易加工特點，使其具有其他材料不可比擬、不可取代的優(yōu)異性能，從而廣泛用于科學技術、國防建設和國民經(jīng)濟各個領域，并已成為現(xiàn)代社會生活中衣食住行用各個方面不可缺少的材料。

引領我國高分子材料科學研究和應用潮流的，是由中國科學院院士徐僖教授創(chuàng)立的高分子材料工程國家重點實驗室?，F(xiàn)任實驗室主任的王源升教授及其創(chuàng)新團隊在科研上引導前沿，在產(chǎn)業(yè)化上立足國需，在高分子材料領域取得了一系列具有國際領先水平的重要成就；他們還重視交流合作與人才培養(yǎng)，努力打造材料科學的創(chuàng)新平臺，為我國科技創(chuàng)新體制建設作出了重要貢獻。

創(chuàng)新前沿，領航發(fā)展

高分子材料工程國家重點實驗室依托于四川大學，1991年建于四川大學（成都科技大學并入新四川大學），是世界銀行貸款“重點學科發(fā)展項目”建設的75個國家重點實驗室之一，并被認定為其中7個試點實驗室之一。1995年4月通過國家驗收，1996年2月正式批準向國內(nèi)外開放。1997、2003和2008年三次通過國家評估，取得良好成績。

作為高分子材料工程領域國家級研究單位，高分子材料工程國家重點實驗室面向國民經(jīng)濟、現(xiàn)代化建設的重大需求，確立了實驗室的主要任務：結合高級專門人才的培養(yǎng)、高分子材料學科和我國國民經(jīng)濟發(fā)展的需要，研究高分子材料的結構和性能、高分子材料的成型理論和技術、高分子材料生產(chǎn)與應用中的工程技術問題，面向國內(nèi)、國際，應用新技術，開發(fā)新的、高性能高分子材料。并由此確立了五大研究方向：

（1）通用高分子材料高性能化新技術和新原理的研究。研制高強、高韌高分子材料，實現(xiàn)通用高分子材料的高性能化；研究高分子微觀復合材料的設計和制備原理、加工過程中形態(tài)結構的演變，為高分子復合材料的制備提供新方法。

（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學原理、芳雜環(huán)聚合物及其復合體系的結構性能和成型加工基礎理論、功能高分子及其復合材料和生物醫(yī)用高分子材料的制備和結構性能。

（3）聚合物成型理論和技術研究。研究高分子材料在加工過程中的力化學反應和化學流變學，建立聚合物成型新技術，研制新型聚合物加工設備。

（4）油田開發(fā)用高分子材料。研究油田開發(fā)用高分子材料的組成、結構、形態(tài)與性能的關系以及在應用條件下的變化規(guī)律，為油田開發(fā)提供新材料、新技術。

（5）廢棄高分子材料再生利用與環(huán)境友好高分子材料。研究廢棄高分子材料回收加工中的物理、化學問題，發(fā)展回收利用廢棄高分子材料新技術；研究可生物降解的高分子材料。

緊緊圍繞這五個方向，實驗室在力化學在高分子材料制備和加工中的應用、聚合物多外場下的形態(tài)控制與加工新技術、高分子材料的環(huán)境友好化技術等方面取得了出色的研究成果，并于2006、2009、2010年先后獲得三次國家技術發(fā)明獎二等獎。

作為世界知名的高分子力化學研究中心之一，實驗室采用物理方法解決常規(guī)技術難以解決的問題，在固相力化學、溶液力化學和熔體力化學方面取得了重要成果。在2006年獲得國家技術發(fā)明獎二等獎的“磨盤形力化學反應器及其在高分子材料制備中的應用”項目中，實驗室研制了具有中國特色、結構獨特、能有效粉碎脆性和韌性高分子材料的磨盤形力化學反應器，制備了多種聚合物納米復合材料，為廢舊橡膠的回收利用提供了新技術新工藝。

之后，實驗室承擔了“無機剛性粒子增強的高分子材料脆韌轉變規(guī)律及高性能復合材料研究”課題的科研任務，提出了填充體系界面屈服概念和剛性粒子增韌的芯殼模型，進一步豐富了無機剛性粒子增強增韌高分子材料的理論基礎，由此研制出了多種高性能低成本聚合物——超細無機粉體復合材料。這一成果獲得2009年國家技術發(fā)明獎二等獎。

隨著科學發(fā)展觀的推進，實驗室高度關注高分子材料的環(huán)境友好化技術?！案叻肿硬牧系母咝o鹵阻燃技術”項目的任務就是開發(fā)高性能、低成本、易加工的可生物降解高分子材料及無鹵阻燃聚合物，深入研究材料多層次結構與目標性能的關系，建立了環(huán)境友好化高分子材料的新理論和新技術。2010年，這項成果以其創(chuàng)新性第三次拿下國家技術發(fā)明獎二等獎。

創(chuàng)新技術前沿，領航行業(yè)發(fā)展，高分子材料工程國家重點實驗室經(jīng)過多年的探索，最終成為了高分子材料科學領域的帶頭人。

立足國需，服務產(chǎn)業(yè)

2006年，《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要》中，新材料技術被列為未來15年內(nèi)科技發(fā)展的重點領域、優(yōu)先主題和前沿技術，是提高我國產(chǎn)業(yè)競爭力的突破口。高分子材料作為應用廣泛、發(fā)展迅速的材料，正是新材料的代表。

高分子材料工程國家重點實驗室從建立開始，就從基礎研究服務于產(chǎn)業(yè)應用的總體定位出發(fā)，立足國家需要，為我國經(jīng)濟發(fā)展和國防建設做出了重大貢獻。

上世紀90年代開始，針對國防需求，實驗室從分子設計出發(fā)，開展耐熱高分子合成與結構控制的基礎性研究，在聚酰亞胺、聚苯硫醚、苯并噁嗪樹脂等耐熱高分子材料及高性能聚合物纖維方面取得一系列重要成果。2003年金秋十月，“神舟五號”直沖云霄，中華兒女為之沸騰。高分子材料工程國家重點實驗室里每一個人心里都充滿了自豪，因為他們研制的高性能聚酯纖維用在了“神舟”五號的發(fā)射裝置上，“神舟”飛天有他們的辛勤與汗水。不久，他們接到了使用單位贈送的錦旗，上書：“中國航天人上九天攬月，川大高強絲為神舟助飛”。這是為助飛“神舟”做出貢獻的科學家所獨享的殊榮，是實驗室所有科研人員的光榮與夢想。

承載著這樣的光榮，實驗室繼續(xù)前行。緊密結合國民經(jīng)濟建設發(fā)展的需要，實驗室十分重視與國內(nèi)大型企業(yè)密切合作，先后與高分子工業(yè)的龍頭企業(yè)聯(lián)辦研究室，共同承擔國家項目，通過應用基礎研究，為解決企業(yè)關鍵技術問題提供成套技術支持。通過一系列努力，實驗室創(chuàng)造了與國內(nèi)特大型企業(yè)合辦研究室的成功經(jīng)驗，為企業(yè)提供科技服務，解決企業(yè)重要的關鍵技術問題。

多年來，他們解決的問題涉及多家企業(yè)和多方面技術：

解決了云天化(云南云天化股份有限公司)20000噸聚甲醛聚合不穩(wěn)定的技術難題，形成了一系列控制聚甲醛聚合過程、提高產(chǎn)品質量的技術措施。

實現(xiàn)了中石化四川維尼綸廠改性P V A的熔融紡絲開發(fā)，研制了高強高模P V A纖維、P V A基阻燃纖維和PVA20℃-90℃水溶纖維。

完成了中石化巴陵石化熱塑性彈性體的應用研究與開發(fā)，中試產(chǎn)品達到國外產(chǎn)品性能，成功替代進口產(chǎn)品，打破國外技術壟斷。該項目已列入中石化公司“十條龍”項目，獲得1.8億元投資進行生產(chǎn)線擴建。

開展了與蘭州石化、吉林石化、大慶煉化、撫順石化獨山子石化等的合作，進行聚烯烴專用樹脂的結構調控及聚合關鍵技術研究，設計開發(fā)新的聚合工藝和技術，開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權的成套生產(chǎn)技術。

在科技化引領產(chǎn)業(yè)化的經(jīng)濟發(fā)展趨勢下，高分子材料工程國家重點實驗室始終把實驗室自身的發(fā)展與國家重大發(fā)展方向緊密聯(lián)系在一起，體現(xiàn)的是科研工作者高度的社會責任感和歷史使命感。

走出去，引進來

《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要》指出：“增強國家自主創(chuàng)新能力，必須充分利用對外開放的有利條件，擴大多種形式的國際和地區(qū)科技合作與交流。”“鼓勵科研院所、高等院校與海外研究開發(fā)機構建立聯(lián)合實驗室或研究開發(fā)中心。支持在雙邊、多邊科技合作協(xié)議框架下，實施國際合作項目?！?/p>

高分子材料工程國家重點實驗室在發(fā)展過程中，一直都非常重視國際合作與交流，堅持走出去、引進來的國際化戰(zhàn)略。“走出去”，就是從政策、措施等方面鼓勵科研人員積極參與國際合作和交流，鼓勵部分教授主動走出去，尋求合作者，開展科學研究，努力造就了一批國際對話能力強、熟悉國際慣例并能融入國際社會的科研人才；“引進來”，就是搭建國際科技創(chuàng)新平臺和國際技術轉移平臺，引進國際科研力量，有效地引進、消化、吸收、拓展中國所需要的國際先進技術，并使之在中國的產(chǎn)業(yè)界生根、開花、結果。

十幾年來，實驗室已和加拿大、美國、英國、法國、德國、荷蘭、瑞典、俄羅斯、澳大利亞、日本、韓國等12個國家的29個高校、科研機構和公司簽訂了合作協(xié)議，在高分子材料科學的前沿領域進行合作研究和人才培養(yǎng)；承擔和執(zhí)行了中捷政府間科技合作項目、中法先進研究計劃項目和荷蘭DSM公司、美國Dow化學公司、美國Rohm & Haas公司等國際合作項目40余項；每年接受了數(shù)十名國內(nèi)外知名專家學者來實驗室開展科學研究和學術交流活動，并承辦了多項大型國際學術會議，在國際高分子材料工程研究領域形成了重要影響。

實驗室的科研成績引起了國際學術界的高度關注，高分子材料工程領域權威國際學術期刊Plastics, Rubber and Composites: Macromolecular Engineering于2007年專門為實驗室出版了加長專輯，在這本總計95頁的專輯中，重點介紹了實驗室的研究方向和成果。這是國際學術界對實驗室所取得成績的高度肯定，體現(xiàn)了實驗室在國際學術界的影響和地位。

2010年10月，實驗室又迎來了一個新的發(fā)展階段。實驗室與在微型注塑和擠出理論、在線檢測及微型功能器件方面居國際領先水平的英國Bradford大學聚合物微型加工中心建立合作關系，成立了“四川大學—英國Bradford大學國際聚合物微型加工中心”，共同開展聚合物微納復合材料微成型加工的研究工作。

實驗室主任王源升教授介紹說，成立這個加工中心是因為現(xiàn)代科學技術和國民經(jīng)濟的發(fā)展迫切需要微型、輕量、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、經(jīng)濟地制備微型功能器件，是小器件，高產(chǎn)值，大產(chǎn)業(yè)，關系國家的核心競爭力。

以此為宗旨，中心制定了建立高分子材料微型加工新模型和新理論、開發(fā)高附加值生物醫(yī)用和微電子應用的微型功能器件、建立先進的聚合物微型加工平臺等目標，并集中核心科研力量，利用中外雙方科研資源，迅速而有序地把研究開展起來了。

目前，中心承擔了多項國家自然科學基金重大國際合作項目、科技部國際科技合作項目以及省部級課題。成立至今還不到一年的時間，已經(jīng)取得了很多實質性的研究進展：制備了數(shù)種可用于微加工的具有特定功能的聚合物微納復合材料；研究了聚合物碳納米管復合材料的微型混合和微型注塑，實現(xiàn)了微型加工塑料制件的高電導率化；研究了等規(guī)聚丙烯iPP的微型注塑；設計加工了數(shù)種微型注塑模具，開發(fā)了系列微注塑制件開發(fā)如經(jīng)鼻吸入器等?？上驳某煽兪谷w科研人員深受鼓舞，他們相信憑著勇于創(chuàng)新、不斷進取的精神，定能取得更輝煌的成就。

通過多年的努力，高分子材料工程國家重點實驗室大大地促進了科研人員參與國際項目的能力。將來，實驗室還將進一步推動國際化的科研合作進程，使實驗室繼續(xù)保持國際先進的研究水平。

科技創(chuàng)新，人才為本

當今時代，人才資源已成為最重要的戰(zhàn)略資源，“十一五”期間，我國基礎研究發(fā)展的總體目標中就包含了建設一支高水平的基礎研究隊伍，造就一批具有世界影響力的科學家和研究團隊。高分子材料工程國家重點實驗室在建設過程中，努力構建有利于創(chuàng)新人才成長的文化環(huán)境，建立了一支高素質的創(chuàng)新團隊。

實驗室現(xiàn)有固定人員51人，其中中國科學院院士1名，教授36名（博士生導師30名），具有博士學位的45人，45歲以下的中青年人約占70%。學術帶頭人是徐僖院士，徐院士長期從事高分子材料成型基礎理論、高分子力化學、輻射化學等領域的研究，是我國高分子材料科學與工程學科的開拓者和奠基人之一。現(xiàn)任實驗室主任的是在我國高分子材料科學領域作出突出貢獻的王源升教授。在徐僖院士和王源升教授的帶領下，實驗室開辟了高分子材料學科的多個領域，已形成一支學術水平高、學風嚴謹、結構合理的學術梯隊。年輕的學術骨干迅速成長，他們中有教育部“長江學者獎勵計劃”特聘教授、國家杰出青年基金獲得者、教育部“跨世紀優(yōu)秀人才基金”和“新世紀優(yōu)秀人才支持計劃”獲得者、百千萬人才計劃入選者、中國化學會青年化學獎獲得者等。

同時，實驗室充分發(fā)揮教育在創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的重要作用，加強科技創(chuàng)新與人才培養(yǎng)的有機結合。實驗室在博士、碩士研究生培養(yǎng)，接受博士后研究人員和工程技術人員進修和培訓方面有雄厚的基礎，已培養(yǎng)了大批碩士、博士和博士后等高層次人才，為高分子材料科學領域儲備了大批新生力量。事實上，他們中的許多人已經(jīng)成為實驗室和行業(yè)內(nèi)的中堅力量。

在倡導求真務實、勇于創(chuàng)新的科學精神和團結協(xié)作、淡泊名利的團隊精神帶動下，實驗室交了一份令大家滿意的答卷。2000年以來實驗室承擔、完成了多項國家自然科學基金重點項目、杰出青年基金及面上項目、973國家重點基礎研究項目、國家科技攻關項目、863高新技術研究項目等國家和省部委項目及產(chǎn)業(yè)部門項目，在高分子材料共混復合新技術新原理、高分子材料加工成型新方法、聚合物納米材料制備新技術、油氣田開發(fā)用新型高效高分子材料研發(fā)等方面取得了出色的研究成果，獲得省部級科技進步獎等近20項，獲準國家發(fā)明專利60余項，發(fā)表論著700余篇。

后記

自主創(chuàng)新，重點跨越，支撐發(fā)展，引領未來——這是我國科技工作的指導方針。在這一方針的指導下，高分子材料工程國家重點實驗室集中力量、重點突破，成功實現(xiàn)了跨越式發(fā)展。

開放、流動、聯(lián)合、競爭——這是國家重點實驗室的運行機制。在這一機制下運行的高分子材料工程國家重點實驗室，建設成了開放交流、富有活力的創(chuàng)新平臺。

風雨兼程，勵精圖治，厚積薄發(fā)，生生不息——這是高分子材料工程國家重點實驗室走向材料科學前沿的利劍。在這一利劍披荊斬棘的開拓下，實驗室走過了榮耀的二十年。讓我們期待這個優(yōu)秀的團隊下一個二十年的輝煌。