劉玉杰

作為一種新型材料，離子液體與石墨烯、氣凝膠等一同入選了“21世紀全球十大創(chuàng)新性材料”之列，它不但于近年來被廣泛應用于軍工、航空航天等重要領(lǐng)域，還在藥品、食品、日化美妝和醫(yī)療保健等領(lǐng)域里發(fā)揮重要作用。

就在2019年年初，我國研發(fā)的離子液體微電推進器，成功完成了多次在軌點火試驗、微電推搭載試驗，使我國成為繼美國之后，世界上第二個在立方體衛(wèi)星平臺開展離子液體微電推進空間驗證試驗的國家。

“離子液體雖不如石墨烯那樣家喻戶曉，但它是一個有巨大研究價值與研究前景的領(lǐng)域?！弊鳛殚L期研究離子液體這種新材料的科研學者，哈爾濱工業(yè)大學（深圳）材料科學與工程學院教授張嘉恒對離子液體抱有別樣的情感。在他看來，離子液體渾身都是寶，利用這種新型材料，可以在綠色化學、航天航空推進劑系統(tǒng)、新離子液體合成及應用、新型離子液體微萃取方法設(shè)計等研究領(lǐng)域里發(fā)揮重要作用。多年來，張嘉恒在該領(lǐng)域里相繼取得了多項高水平的創(chuàng)新性成果，也讓離子液體走進更多人的視線中。

探秘離子液體之美

在張嘉恒多年的科研歷程中，都有離子液體的陪伴，這是一類在21世紀初才在化學化工領(lǐng)域里興起的新型綠色介質(zhì)和環(huán)境友好的軟性功能材料，通常被認為是熔點低于100℃、由有機陰陽離子構(gòu)成的鹽類材料?！巴ㄋ讈碇v，就像我們天天都會用到的食用鹽，這就是一種離子化合物。”張嘉恒解釋道。

在離子液體的發(fā)展初期，其作用還比較單一，主要被用作反應介質(zhì)、電解質(zhì)或催化劑，其在催化、有機合成、分離分析、電化學等領(lǐng)域取得了巨大的成功。但隨著研究的逐漸深入，研究人員漸漸發(fā)現(xiàn)離子液體潛藏的秘密，它不僅僅可以被看作是一種反應介質(zhì)或電解質(zhì)，很多離子液體本身還具備功能材料的性質(zhì)和用途。新的驚喜出現(xiàn)后，研究人員便在這樣的背景下，開始研究離子液體功能材料。到目前為止，離子液體作為功能材料，已被快速應用到光電材料、潤滑材料、能源材料（太陽能儲存）、核廢料回收、生命科學、磁流體材料等多種領(lǐng)域，為這些領(lǐng)域的發(fā)展做出重大貢獻。

張嘉恒在中國農(nóng)業(yè)大學本碩博連讀期間，在植物學、醫(yī)學和離子液體等方面均打下了扎實的科研基礎(chǔ)。博士期間，他的研究方向為植物活性物的高效提取及應用，他基于離子液體，開發(fā)出多種液分散微萃取技術(shù)，并將這些技術(shù)應用于食品、環(huán)境樣品中農(nóng)獸藥的檢測中，取得良好效果。其間他還參與了原農(nóng)業(yè)部、國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（原“973”）和國家自然科學基金的多個項目。除了與上海市農(nóng)業(yè)科學院展開合作，他還積極“走出去”，與德國萊布尼茨分析科學研究所和美國艾默斯實驗室就多項分析化學領(lǐng)域的課題開展了合作研究。

為了加深研究程度，博士畢業(yè)后張嘉恒決定“走更遠的路，看更大的世界”。于是，自2012年起他開始留學美國，師從Jeanne M. Shreeve教授，分別作為項目研究員助理和博士后研究員在美國海軍研究署聯(lián)合實驗室（Office of Naval Research（ONR）-University of Idaho）從事研究。后來張嘉恒又于2015年入選日本學術(shù)振興會（JSPS）研究員，隨后他在世界知名離子液體和電化學專家Masayoshi Watanabe教授的指導下，于日本橫濱國立大學從事研究，并做出多項重要科研突破。

“國外學習的這段經(jīng)歷令我印象深刻，在研究思路、學術(shù)態(tài)度上都讓我有了新的認識?！睆埣魏愀锌?。

勇做科研時代標兵

留學美國期間，張嘉恒參與了多個有關(guān)離子液體的重要項目的研究。其中，他參與了美國海軍研究署和美國國防部的軍工項目“高性能離子液體火箭推進劑”的研發(fā)，并做出突出成果。

含能離子液體是一類新型的離子液體材料，由于安全綠色含能材料需求量明顯加大，也得以推動其快速發(fā)展，并迅速成為近年來研究的前沿與熱點。與傳統(tǒng)的含能材料相比，離子液體具備的一系列低溫離子型化合物特點，如不易揮發(fā)、液態(tài)區(qū)間寬、無毒、低毒等都使其占據(jù)很大優(yōu)勢。據(jù)悉，近幾年已經(jīng)陸續(xù)在高氯酸鹽、二硝胺鹽、疊氮鹽及硝酰鋁酸鹽等中發(fā)現(xiàn)了早前被隱藏已久的含能鹽熔點較低、具有離子液體等多種特點。但它們對空氣或水不穩(wěn)定、熱穩(wěn)定性差、機械感度高，再加上其還存在合成復雜、有腐蝕性和毒性等不足之處，都在極大程度上制約了這些離子鹽的應用。

因此，要想獲得高性能的含能離子液體材料，需要針對低熔點、高能量、低感度、低成本等特征進行功能化設(shè)計，這樣一來，就有希望得到優(yōu)化的功能化離子液體結(jié)構(gòu)，可有效提升含能離子液體的性能，實現(xiàn)新型高能液體燃料的設(shè)計目標。

為此，張嘉恒將很大精力放在“高性能離子液體火箭推進劑”項目的研發(fā)中，經(jīng)過艱難攻關(guān)，他成功開發(fā)出綠色環(huán)境友好型的硼烷類含能離子液體推進劑。經(jīng)驗證，其性能全面超越了傳統(tǒng)劇毒的肼類衍生物，獲得眾多國內(nèi)外專家學者的關(guān)注，被視為該領(lǐng)域的突破性工作。

作為研究骨干，張嘉恒還參與了美國國防威脅降低局的軍工項目“新型含能材料設(shè)計”的研發(fā)，他開發(fā)的固態(tài)高能材料具有環(huán)境友好、爆速爆壓高、密度高、感度適中等特點，性能甚至可以超越目前美國軍方大規(guī)模使用的高能含能材料RDX（黑索金）和HMX（奧克托今）。

此外，在與美國海軍研究署合作的軍工項目“高性能氧化劑設(shè)計”中，張嘉恒還開發(fā)出一系列固態(tài)氧化劑，這些氧化劑具有高氧平衡、高密度、點火延遲低等優(yōu)點，可以用于替換推進劑中大規(guī)模使用的高氯酸銨。

在美國學習期間，研究進展得很順利，張嘉恒利用離子液體在航天航空技術(shù)等領(lǐng)域里取得的成績也讓他小有名聲，但他并沒有止步于此，而是開始想要進一步拓展研究范疇，開闊學術(shù)眼界。碰巧，當時鋰電池一度成為科研學者競相研究的“搶手貨”，這讓張嘉恒也頗為“心動”，抱著試試看的心態(tài)，他開始在電檢驗及鋰電池研究上下功夫。正是這次偶然的研究想法，讓張嘉恒在研究過程中發(fā)現(xiàn)，他所研究的離子液體同樣可以應用于該研究方向，欣喜中他也對其產(chǎn)生了濃厚的研究興趣。

為了延續(xù)對鋰電池的研究熱情，張嘉恒狠下心，舍棄了美國優(yōu)厚的研究條件，也暫且終止了在含能材料領(lǐng)域里探索的腳步。他遵從內(nèi)心想法，轉(zhuǎn)戰(zhàn)日本，開辟了一條在生命科學方面進行產(chǎn)業(yè)化應用的新的研究道路。

在日本橫濱國立大學日本學術(shù)振興會工作期間，張嘉恒開始涉獵電化學清潔能源，他對包括鋰離子電池、鈉離子電池、鋰空電池及鋰硫電池在內(nèi)的多種清潔能源電池中電解質(zhì)的開發(fā)進行了深入的研究。他在系統(tǒng)研究溶劑化離子液體概念的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性地設(shè)計出多種新型的多氰基電解質(zhì)。與此同時，他還設(shè)計合成了多種共軛羰基有機物電極材料，并將這些電極材料成功地應用于鋰離子電池和鈉離子電池體系中，具有高理論比容量、低成本、綠色環(huán)保、操作安全等優(yōu)點。

“還記得前幾年頻頻出現(xiàn)手機爆炸事件，那就是鋰電池出現(xiàn)問題所造成的?！碧崞痄囯姵匕踩詥栴}，張嘉恒頗為擔憂。而離子液體讓他看到了希望，他表示，離子液體本身具備的蒸氣壓低、無可燃性、熱容量大等優(yōu)點，極有可能徹底解決鋰離子電池的安全性問題。事實證明，張嘉恒的想法是正確的。他用離子液體添加劑替代傳統(tǒng)添加劑，順利解決了傳統(tǒng)添加劑熱穩(wěn)定性效果差、耐高壓性能差和功能單一等缺點。使用離子液體共溶劑類電解液后，張嘉恒發(fā)現(xiàn)不僅電池安全性能得到了提高，還大幅度提高了電池的高溫及循環(huán)性能。此外，他還從鋰離子電池的“血液”——電解液入手，成功開發(fā)出新一代的離子液體電解液，可充分滿足電池在容量、壽命、安全等方面的要求。張嘉恒所做的努力使得超級電容器、大規(guī)模儲能系統(tǒng)的升級換代有了確切的新途徑，還為推動電動汽車和新能源千億級產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了有力支撐。

將技術(shù)成果轉(zhuǎn)化落地，張嘉恒明白這是一條漫長的研究之路，但他從不曾有過一日懈怠。2017年張嘉恒通過“國家高層次人才引進計劃”被引進回國并加入哈爾濱工業(yè)大學（深圳），將科研基礎(chǔ)研究與成果產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化兩手抓，先后主持參與了深圳市石墨烯制造業(yè)創(chuàng)新中心扶持計劃項目“用于柔性印刷電子的石墨烯基材料與含能儲能器件研發(fā)”、深圳市孔雀團隊項目“柔性可穿戴電子器件中關(guān)鍵材料研發(fā)”、深圳市科創(chuàng)委學科布局項目“新型硼烷類‘自點火離子液體推進劑的合成及性能研究”等。并于近5年內(nèi)發(fā)表SCI論文150多篇，論文總影響因子之和大于500，引用次數(shù)達4100余次，h指數(shù)為38，其中3篇J. Am. Chem. Soc.一作研究文章和1篇Dalton Trans.入選了ESI高引論文。

在嚴謹而精細的離子液體領(lǐng)域里縱橫多年，練就了張嘉恒如今的性格。他做事認真負責，幾乎每天都要承受高強度的工作壓力，但在旁人看來，他似乎從不知疲倦，任何時候只要一有研究想法，他就要努力去嘗試，去驗證。在他看來，這些都是他樂意去做的，也是每一位科研人成功的必經(jīng)之路。

一場材料競賽

在忙著研究離子液體這一前沿課題的同時，張嘉恒還不忘帶領(lǐng)更多人向獨立創(chuàng)業(yè)的路上砥礪前行。

美國前總統(tǒng)林肯曾說過：“專利制度就是給天才之火添加利益之油?！弊屑毾胂耄渥罱K目的無非為了能讓創(chuàng)新成果可以盡快地實現(xiàn)轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化，使之最大限度地造福社會。這也許是每一位科研人員的“終極夢想”，張嘉恒也早早加入了讓離子液體技術(shù)“落地”的創(chuàng)業(yè)競賽中。

碩士時期，張嘉恒就開始在創(chuàng)業(yè)路上“小試牛刀”，他聚焦大健康產(chǎn)業(yè)，充分利用離子液體具備的生物相融性、溶解性等出色性能，將這種新技術(shù)重點應用在生命科學應用藥物、化妝品等產(chǎn)品的研發(fā)上，一點點通過自身與團隊的共同努力為離子液體“正名”，使更多人看到了它的巨大價值，并被逐漸重視起來。

隨后在經(jīng)歷多年海外留學與工作后，張嘉恒拓寬了研究視野，也意識到離子液體介質(zhì)與功能材料還有很多值得挖掘的潛在價值。為了驗證自己的想法，回國后，他把參與創(chuàng)建的廣東萱嘉醫(yī)品健康科技有限公司作為研發(fā)平臺，在將離子液體新技術(shù)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的道路上不斷創(chuàng)新，攜轉(zhuǎn)化成果參與多個國家級、省級創(chuàng)賽并獲得優(yōu)異成績，其研究成果“植物源超分子溶劑及其綠色提取技術(shù)”順利通過韶關(guān)市科學技術(shù)局科技成果登記的審核評定，完成了科技成果登記。

張嘉恒從不打無準備之仗，在產(chǎn)品研發(fā)前，他先是對離子液體的相互作用譜、離子鍵的設(shè)計方法及離子的化學、物理和生物性質(zhì)等做到充分了解，進而在理論基礎(chǔ)上開始實踐，最終開發(fā)出“天然離子液體（鹽）”“天然深度共融溶劑”“超臨界流體萃取”等多項新技術(shù)，打破了國外多年的技術(shù)封鎖，并將這些新技術(shù)用于動植物藥用活性成分提取及應用、多種軟性材料的生產(chǎn)及應用整合技術(shù)上，成功打造了離子液體技術(shù)支持的日化及美妝產(chǎn)品。

在張嘉恒的帶領(lǐng)下，研發(fā)團隊在植物原料的選取上格外費心，嚴格把好“質(zhì)量關(guān)”，選擇的原料均具有很高的離子液體油相萃取植物活性成分。團隊還利用離子液體親水、親油及可調(diào)性等特點，對護膚產(chǎn)品的原料及配方進行了優(yōu)化設(shè)計，使其在兼顧功效性、穩(wěn)定性的同時，還提高了安全性。除此之外，這一系列產(chǎn)品選取的部分植物活性成分都具有抗菌性，可完全替代添加劑，從而減少對皮膚的刺激性。值得一提的是，使用產(chǎn)品后有效成分的吸收率也大大提升，功勞就源于生物堿離子液體技術(shù)?！皯眠@種技術(shù)后，可提高其溶解度，這樣就有利于深層穿透，還能促進生物堿與有機酸的結(jié)合，從而產(chǎn)生協(xié)同效應?！睆埣魏憬忉尩?。

銳意進取的科研意識和一步一個腳印的研發(fā)規(guī)劃，使得張嘉恒在技術(shù)成果及產(chǎn)品生產(chǎn)方面取得了一個又一個的重要成果。其中，不得不提的便是“植物源超分子溶劑及其綠色提取技術(shù)”。

和傳統(tǒng)有機溶劑相比，植物源超分子溶劑及其綠色提取技術(shù)在天然成分提取中具有十分突出的優(yōu)勢。首先，植物源超分子溶劑與水的可溶性強，可解決一些天然成分溶解性差、難以吸收等問題;其次，植物源超分子溶劑原料種類豐富，可設(shè)計性強，有利于根據(jù)待提取物設(shè)計超分子溶劑，富集待提取物，提高提取率;同時，植物源超分子溶劑本身為綠色天然成分，在使用后不須分離，可直接作為大健康產(chǎn)品的原料使用，安全環(huán)保，免去了分離提純的步驟，節(jié)約時間和成本。由此來看，植物源超分子溶劑及其綠色提取技術(shù)是一種十分有前景的天然成分提取技術(shù)。

憑借該技術(shù)，張嘉恒領(lǐng)導下的深圳市萱嘉生物科技有限公司現(xiàn)已成功開發(fā)出多個系列的植物源超分子溶劑并應用于植物活性成分的提取，例如提取黃芪中生物堿、提取關(guān)黃柏中生物堿、提取橄欖中多酚類物質(zhì)等。相關(guān)技術(shù)已成功開發(fā)出植物源萃取精華、植物源美白精華、植物源抗炎精華等多種產(chǎn)品，且已達到規(guī)?；a(chǎn)水平，可保持產(chǎn)量充足。并且，由其研發(fā)的植物源超分子溶劑及其綠色提取技術(shù)適用于多種植物有效成分的提取，并且提取后不須將植物源超分子溶劑分離，可與植物活性成分共同作為食藥妝原料用于大健康產(chǎn)品領(lǐng)域。

企業(yè)應該通過自己的實力去造福社會，推動社會科技水平的進步，在張嘉恒看來，這是企業(yè)應該具備的使命與責任。因此，在他關(guān)于公司的發(fā)展規(guī)劃中，向社會推出高質(zhì)量的產(chǎn)品與鉆研先進的科學技術(shù)從來都是并行齊進的。得益于他的社會責任意識，深圳市萱嘉生物科技有限公司多年來才能夠取得一系列的先進技術(shù)成果，并于2020年12月11日順利通過國家高新技術(shù)企業(yè)認定，收到由深圳市科技創(chuàng)新委員會、深圳市財政局、國家稅務(wù)總局深圳市稅務(wù)局聯(lián)合頒發(fā)的《高新技術(shù)企業(yè)證書》。不僅如此，2021年1月28日，萱嘉生物科技有限公司順利通過了質(zhì)量認證的專項審核，正式獲得了ISO9001質(zhì)量管理體系認證證書。在張嘉恒看來，這是對公司經(jīng)營以來質(zhì)量管理體系工作實施的肯定，同時，這也說明了萱嘉生物研發(fā)的產(chǎn)品質(zhì)量得到了充分的保障，并且各項管理工作的規(guī)范化、標準化達到了國際標準水平。他說，在今后的發(fā)展中，他將會不斷提高公司的管理水平，保持公司在市場競爭中的良好企業(yè)形象和信譽，為社會創(chuàng)造更大的價值。

更上一層樓

古語云：“流水不爭先，爭的是滔滔不絕?！钡珜τ趶埣魏慵捌漕I(lǐng)導的萱嘉生物科技有限公司來說，既要爭做行業(yè)領(lǐng)先，也要時刻保持不斷前進的發(fā)展狀態(tài)。2021年6月1日，歷時兩年，斥資過億元，占地22畝、建筑面積達26500m2的功能性化妝品及功能性食品產(chǎn)業(yè)園——萱嘉醫(yī)品科技產(chǎn)業(yè)園已作為韶關(guān)市百億重點項目之一正式竣工。該產(chǎn)業(yè)園位于韶關(guān)新區(qū)，占地20余畝，并配備有10萬級GMP生產(chǎn)車間，得到了韶關(guān)政府的高度重視。不僅如此，萱嘉生物科技有限公司還獲得了深圳市人才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)三號基金和深圳市國華投資管理股份有限公司數(shù)千萬元A輪投資，以此來專注于新材料開發(fā)與具有核心自主技術(shù)的創(chuàng)新。

政府及外界其他相關(guān)資源的加持，以及強大的研發(fā)團隊是張嘉恒保持先進研發(fā)技術(shù)、提升轉(zhuǎn)化能力的關(guān)鍵武器。張嘉恒提到，如今，他的研發(fā)團隊中已有多位高校博士后出站研究人員，其中多位在哈爾濱工業(yè)大學（深圳）材料學院從事博士后研究并經(jīng)考核出站全職加入了萱嘉生物，同時，深圳市政府也向萱嘉生物發(fā)放了近百萬元的配套研發(fā)經(jīng)費。今后，張嘉恒將以萱嘉生物科技有限公司為平臺，通過先進材料探索生命科學的奧秘，推動科技創(chuàng)新工作走深走實，為建設(shè)科技強國貢獻一份力量。