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王瑞在中試現(xiàn)場。受訪者供圖2025年1月1日，當千家萬戶沉浸在元旦佳節(jié)的溫馨中時，在大連市松木島中試基地的廠房里，十余名科研人員卻圍坐在三層樓高的工業(yè)裝置旁。他們手里端著熱騰騰的餃子，耳邊響著窗外寒風(fēng)的呼嘯聲。在這處尚未配備供暖設(shè)備的臨時廠房里，此起彼伏的討論聲中，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所（以下簡稱大連化物所）副研究員王瑞臉上露出了一絲擔(dān)憂。作為這套中試裝置技術(shù)負責(zé)人，他看著自己哈出的白氣在寒風(fēng)中瞬間消散，卻渾然不覺周身寒意——此刻他全部的注意力都聚焦在設(shè)備上，因為一旦設(shè)備遭遇冷凍，就會影響實驗進度。經(jīng)過團隊的不懈努力，僅僅一個月后，國內(nèi)首套一步法聚乙醇酸千噸級中試裝置就在這里建成。從實驗室玻璃器皿到千噸級反應(yīng)釜，這條路他們走了一年；而從王瑞初識聚乙醇酸到“駕馭”其分子密碼，這段征程已跨越五載春秋?！啊牧先恕慕K極使命，就是讓材成料、料成器、器有用?！蓖跞鹫f。解決過剩產(chǎn)能的“秘籍”聚乙醇酸是一種神奇的生物可降解高分子材料，具有良好的生物相容性、氣體阻隔性及海水可降解性。與傳統(tǒng)性能穩(wěn)定的高分子材料，如塑料、橡膠等不同，聚乙醇酸在使用了一定時間后可逐漸降解，最終變成對人體、動植物和自然環(huán)境無害的水和二氧化碳，是當前少有的可降解工程塑料，常被用于醫(yī)療、食品、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域?！耙晕覈夯ぎa(chǎn)業(yè)為例，煤制乙二醇存在一定的產(chǎn)能過剩問題，而聚乙醇酸正是其下游衍生的高分子材料?！蓖跞鸾榻B道，“如果能將這部分‘過剩’產(chǎn)能轉(zhuǎn)化為可降解且實用性強的聚乙醇酸，或許能成為當前產(chǎn)業(yè)困境的突破口?！?020年，王瑞就注意到我國煤化工產(chǎn)業(yè)亟待突破的關(guān)鍵領(lǐng)域——低成本制備聚乙醇酸技術(shù)領(lǐng)域。彼時團隊正深耕于高分子材料的應(yīng)用研究，對聚乙醇酸的制作方法十分了解?！澳壳皣鴥?nèi)合成聚乙醇酸的主流工藝是兩步法：先將乙醇酸單體脫水縮合生成中間體乙交酯，再通過乙交酯開環(huán)聚合最終得到聚乙醇酸?！蓖跞鸾忉尩溃暗@種工藝步驟煩瑣、能耗高，表面上看是兩個步驟，實際上需要五個工藝單元，這導(dǎo)致了生產(chǎn)成本居高不下，難以實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。如果能將兩步反應(yīng)整合為一步直接聚合，就能大幅簡化流程、降低成本，為產(chǎn)業(yè)化鋪平道路。”有了這個想法后，王瑞立馬著手給流程“減負”。他首先想到的是用原料直接制備高分子量聚乙醇酸，省去中間體乙交酯的合成與提純環(huán)節(jié)。這其中最重要的就是催化劑的反應(yīng)工藝?！盎趫F隊在高分子材料領(lǐng)域的技術(shù)積淀，我們在研究中發(fā)現(xiàn)鈦類催化劑可與現(xiàn)有工藝裝備實現(xiàn)深度耦合，通過催化反應(yīng)路徑能直接合成目標產(chǎn)物聚乙醇酸，并順利完成實驗室級小試驗證?！蓖跞鸹貞浀?，“我們團隊一直以來都十分注重工業(yè)化應(yīng)用，在取得階段性成果后，就立刻按照‘小試-中試-工業(yè)示范’的技術(shù)路徑逐級放大?！倍潭桃荒甑摹稗D(zhuǎn)變”組建起工業(yè)化團隊后，王瑞帶領(lǐng)大家自2024年年初就駐扎到距離大連市區(qū)約80公里的長興島孵化工廠，開展進一步放大試驗。而在工業(yè)化過程中，他們馬上遇到“管道栓塞”這一難題?！熬垡掖妓岬奶攸c是非常容易結(jié)晶，在生產(chǎn)過程中會堵塞設(shè)備的管道。我們在實驗室階段就發(fā)現(xiàn)了這個問題，常規(guī)處理方式是采取機械疏通等應(yīng)急措施。然而當工藝向工業(yè)化生產(chǎn)體系擴展時，我們才意識到這看似是一件‘小事’，實際上卻會導(dǎo)致整條產(chǎn)線停擺，最終成為制約規(guī)模化生產(chǎn)的重大工藝隱患?！蓖跞甬敿礇Q定解決問題，而“破解之法”恰巧在于聚乙醇酸“規(guī)整”的結(jié)構(gòu)。“我們從聚合物結(jié)構(gòu)出發(fā)，通過加入助劑破壞聚乙醇酸內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，使其分子排列得不再規(guī)整，導(dǎo)致材料的穩(wěn)定性變差。這樣既保持了聚乙醇酸整體的材料性能，又能避免其過度整齊引發(fā)的結(jié)晶?！睙o論是2024年春節(jié)假期還是尋常周末，從實驗室級別的5升微型反應(yīng)釜，逐步升級至20升、50升中型設(shè)備……團隊累計完成上百輪工藝驗證試驗，并通過持續(xù)優(yōu)化反應(yīng)參數(shù)、改進設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計，最終成功突破千噸級中試技術(shù)瓶頸。隨后，團隊與設(shè)計院協(xié)同攻關(guān)，在松木島中試基地完成工業(yè)化放大裝置的建設(shè)，短短一年時間就完成了一步法制聚乙醇酸千噸級中試。“我們以煤基草酸二甲酯這種過剩產(chǎn)能為原料，合成出聚乙醇酸這類綠色可降解的材料，成功實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈向高值化延伸?！蓖跞鹫f?！懊恳淮翁剿鞫际且粋€新的收獲”這雖然不是王瑞讓實驗室技術(shù)成功走進工廠的第一次經(jīng)歷，但于他而言十分特殊?！斑@套裝置是我做過最困難的一套，因為此前國內(nèi)沒有相關(guān)產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗，所以我們只能摸著石頭過河，一點點找到竅門，最終只花了一年時間就成功轉(zhuǎn)化，我還是很激動的。”工業(yè)化過程中，也充滿著大量看上去重復(fù)、枯燥的實驗，但是王瑞樂在其中?！八⒉皇呛唵蔚闹貜?fù)，每一次實驗結(jié)果都是有區(qū)別的，哪怕有一些過程失敗了，但是對于工業(yè)化來說都是很好的積累。對于比較新的領(lǐng)域，每一次探索都是一個新的收獲。”在高分子材料領(lǐng)域深耕產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化，王瑞始終記得自己的導(dǎo)師、大連化物所研究員周光遠的一句話——“做科學(xué)研究，每一分錢都要對得起納稅人”。在自己成為課題組負責(zé)人后，王瑞也承擔(dān)起相關(guān)戰(zhàn)略分析布局的責(zé)任。在他看來，一個以應(yīng)用轉(zhuǎn)化為核心的研究組，不能完全天馬行空地想象，重點要放在推動產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的技術(shù)研究上，但是對于新型材料、符合國家長遠發(fā)展方向的研究也要給予重視，這樣團隊才能長遠發(fā)展。而面對人工智能的浪潮，王瑞正在積極探索新方向。他希望未來在高分子材料領(lǐng)域貼上自己的“標簽”：“對于材料領(lǐng)域來講，最終要走向應(yīng)用，我們需要積極應(yīng)對時代變革，多站在企業(yè)的角度考慮問題?！痹谕跞鹫n題組里，學(xué)生都親切地喊他“瑞哥”。他說：“我希望大家的氛圍輕松一點，做實驗開開心心的，一起把項目做好?！爆F(xiàn)在，王瑞還在積極推進產(chǎn)業(yè)化進程，希望使“一步法制聚乙醇酸技術(shù)”真正落地。聚乙醇酸是一種不僅能在堆肥條件下降解，還能在海水環(huán)境中完全分解的高分子材料，其優(yōu)異的環(huán)保特性可以推進其在日常生活中的大規(guī)模應(yīng)用?！拔磥砟芴娲壳吧钪谐Ｓ玫乃芰象w系?！蓖跞鹫f。（原載于《中國科學(xué)報》?2025-06-09?第4版?轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化）