【環(huán)球報(bào)資訊】塑鈔膜、跑鞋底……玩“塑料”，她們行！

“我現(xiàn)在要開(kāi)始煮一鍋，先給它們燉上！”“注意火候！”中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所（以下簡(jiǎn)稱化學(xué)所）工程塑料實(shí)驗(yàn)室里，研究人員之間的日常對(duì)話像是在廚房，充滿生活氣息。他們把不同的單體聚合得到高分子材料，做出高科技的塑料鈔基膜、高檔跑鞋鞋底。

“這些產(chǎn)品成功出爐，離不開(kāi)團(tuán)隊(duì)多年以來(lái)在聚烯烴和長(zhǎng)鏈聚酰胺材料方面的深耕。”該實(shí)驗(yàn)室副主任董俠研究員向《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者介紹。

2023年三八婦女節(jié)前夕，這支以女性科研人員為主的科研團(tuán)隊(duì)獲得全國(guó)巾幗文明崗榮譽(yù)稱號(hào)。

塑料鈔不“塑料”

2022年北京冬奧會(huì)期間，中國(guó)人民銀行發(fā)行了奧運(yùn)會(huì)歷史上第一枚塑料鈔——20元面值冰上運(yùn)動(dòng)塑料鈔。這是第一枚中國(guó)完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的塑料鈔，特別是它的塑料基材科技含量高，一點(diǎn)也不“塑料”。

冰上運(yùn)動(dòng)紀(jì)念鈔外觀（圖片來(lái)源：“中國(guó)人民銀行”微信公眾號(hào)）

顧名思義，塑料鈔就是用塑料薄膜印制的鈔票，比傳統(tǒng)紙鈔更難以偽造仿制。“雖然塑料薄膜在生活中很常見(jiàn)，但要做成鈔票，就必須要克服材料軟塌、油墨難以附著、容易熱變形、靜電嚴(yán)重等缺點(diǎn)。”董俠介紹。

因此，研制和生產(chǎn)塑料鈔基膜的高分子薄膜困難重重。在中國(guó)取得成功之前，世界上只有澳大利亞和英國(guó)擁有這一關(guān)鍵技術(shù)。

2011年起，實(shí)驗(yàn)室主任王篤金研究員帶領(lǐng)工程塑料實(shí)驗(yàn)室的科研團(tuán)隊(duì)在科技部“863計(jì)劃”重點(diǎn)項(xiàng)目和中科院“弘光專項(xiàng)”的支持下，對(duì)塑料鈔基材“卡脖子”難題進(jìn)行了10多年的持續(xù)攻關(guān)，最終實(shí)現(xiàn)工業(yè)化穩(wěn)定生產(chǎn)。

作為該項(xiàng)目的核心骨干，董俠喜歡用“做餅”來(lái)類比制作塑料鈔基膜的過(guò)程：“面粉”是他們創(chuàng)制的高分子原料配方，“多層餅”是主體與表面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，“搟餅”是雙向拉伸加工工藝，隨后作為“大餅”的薄膜會(huì)變得剛?cè)崞胶猓翱撅灐笔沁M(jìn)行表面極性處理。經(jīng)過(guò)上述步驟，一張適合印刷的透明薄膜“大餅”就做好了。

“從配方開(kāi)始，到實(shí)驗(yàn)室吹出來(lái)40厘米寬的薄膜，再到車間里工業(yè)上放大到接近9米的薄膜，全過(guò)程都是從我們實(shí)驗(yàn)室走出的創(chuàng)新成果?！笨吹蕉瑠W會(huì)塑料紀(jì)念鈔上獨(dú)特的變幻冰雪效果，董俠深感自豪。

這幾間面積并不大的實(shí)驗(yàn)室似乎成了“撬起地球”的那個(gè)支點(diǎn)。除了塑料鈔，他們還撬起了國(guó)產(chǎn)高端跑鞋的世界。該團(tuán)隊(duì)青年科研人員朱平博士介紹，自2014年起，面向高端跑鞋對(duì)塑料鞋底超輕、高彈的需求，研究人員從分子設(shè)計(jì)開(kāi)始，創(chuàng)新長(zhǎng)鏈聚酰胺的排列方式得到全新的配方，再通過(guò)類似爆米花的“超臨界發(fā)泡”形成蜂窩狀材料，供進(jìn)一步加工應(yīng)用。

經(jīng)過(guò)8年攻關(guān)，實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)在合作企業(yè)建成百噸級(jí)生產(chǎn)線，目前已實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定供貨，整體技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平?！啊畤?guó)潮’高端跑鞋已經(jīng)用上了！”朱平透露。

從科學(xué)中來(lái)，到產(chǎn)品中去

化學(xué)創(chuàng)造美好生活，是整個(gè)團(tuán)隊(duì)始終懷揣的理想。多年來(lái)，他們一直努力探索讓基礎(chǔ)科學(xué)研究的成果既上“書(shū)架”又上“貨架”。

帶著實(shí)驗(yàn)室做出來(lái)的高分子配方、生產(chǎn)線放大方案，科研人員常年奔走在全國(guó)各地的生產(chǎn)車間。他們時(shí)常會(huì)遇到一些“怪事”。比如，早在2002年，團(tuán)隊(duì)正在攻克用來(lái)紡織土工布的聚丙烯高強(qiáng)絲制造難題，正在做博士后的董俠參與了這項(xiàng)工作。生產(chǎn)高強(qiáng)絲的快速取向和結(jié)晶過(guò)程經(jīng)常不穩(wěn)定，就像“靠天吃飯”。在場(chǎng)的科研人員和工程師把技術(shù)上可能的因素都排查之后，仍然百思不得其解。

當(dāng)時(shí)，在課題組創(chuàng)始人、中國(guó)工程院院士徐端夫先生的指導(dǎo)下，科研人員又回到科學(xué)問(wèn)題中去?！白詈?，我們從高分子化學(xué)與物理的基本問(wèn)題出發(fā)，證實(shí)結(jié)晶過(guò)程與溫度和速度之間的關(guān)系，才從根本上解決了這個(gè)問(wèn)題?！倍瓊b說(shuō)。

令董俠感受更深的一次經(jīng)驗(yàn)來(lái)自攻克生物發(fā)酵法二元酸為原料的長(zhǎng)碳鏈聚酰胺工業(yè)化制備難題。多年來(lái)，團(tuán)隊(duì)面向國(guó)家重大需求，設(shè)計(jì)合成全新結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)碳鏈聚酰胺材料及其彈性體，系統(tǒng)研究了其聚合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、聚合工藝條件和樹(shù)脂特性，為這一新材料實(shí)現(xiàn)工業(yè)化提供了理論依據(jù)。在此基礎(chǔ)上，他們協(xié)助企業(yè)建成國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的萬(wàn)噸級(jí)聚合裝置，打破了我國(guó)一直以來(lái)98%以上依賴進(jìn)口長(zhǎng)碳鏈聚酰胺材料的局面。

“成功的‘秘訣’就在我們實(shí)驗(yàn)室自主設(shè)計(jì)發(fā)明的200毫升的聚合釜上。”董俠表示，“我們通過(guò)這個(gè)小小的聚合釜，把化學(xué)反應(yīng)中的傳質(zhì)傳熱機(jī)理，也就是反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題搞清楚了?！?/p>

用于生物發(fā)酵法二元酸為原料的長(zhǎng)碳鏈聚酰胺聚合的聚合釜及相關(guān)裝置（化學(xué)所供圖）

“基礎(chǔ)研究創(chuàng)新為基，關(guān)鍵技術(shù)突破為用。”作為中國(guó)科學(xué)院大學(xué)授課教師，董俠在課堂上和學(xué)術(shù)報(bào)告中，常常把這句話放在PPT顯眼的位置上，這是她多年科研生涯的真切體會(huì)。

不分男女都奉獻(xiàn)

董俠和團(tuán)隊(duì)成員合影（前排從左至右依次為劉學(xué)新、董俠、趙瑩，后排從左至右依次為劉國(guó)明、烏蘭、朱平、蘇允蘭，化學(xué)所供圖）

“董老師，我要去接孩子了?！辈稍L進(jìn)行到一半，團(tuán)隊(duì)中為數(shù)不多的男成員朱平向董俠請(qǐng)假。

“我們團(tuán)隊(duì)的確一直是女老師比較多，但是帶孩子從來(lái)都不只是媽媽的專利?！倍瓊b說(shuō)，“生活上，男老師、女老師都是小能手，既管孩子又顧工作?！?/p>

在團(tuán)隊(duì)的年輕成員看來(lái)，這得益于前輩們帶了一個(gè)好頭。就拿徐端夫先生來(lái)說(shuō)，他熱愛(ài)做飯，每年春節(jié)的年夜飯都是他親自下廚，就連家里保姆的廚藝也是他培養(yǎng)出來(lái)的。

做起科研來(lái)的奉獻(xiàn)精神，團(tuán)隊(duì)中更沒(méi)有傳統(tǒng)意義上的性別之分。王篤金經(jīng)常在實(shí)驗(yàn)室忙到后半夜；董俠則總在實(shí)驗(yàn)室和企業(yè)之間連軸轉(zhuǎn)；研發(fā)任務(wù)緊急時(shí)，團(tuán)隊(duì)成員也都會(huì)堅(jiān)守崗位，不分節(jié)假日。

在女將居多的團(tuán)隊(duì)中工作，朱平的感受是：“不管男老師、女老師，和我同齡的‘80后’老師們都有兩個(gè)孩子，也都同時(shí)面臨著科研和家庭的雙重壓力，團(tuán)隊(duì)氛圍既輕松活潑，又嚴(yán)肅認(rèn)真，給了我們很大的支持。”

對(duì)科學(xué)事業(yè)的熱愛(ài)是他們共同的初心?！坝腥碎_(kāi)玩笑說(shuō)羨慕我們?cè)谟♀n票，但我們眼里那只是科學(xué)，不是錢(qián)??！”董俠說(shuō)。

她表示，研究團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)秉承原始創(chuàng)新和關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)協(xié)同發(fā)展的科研理念，在高分子科學(xué)和材料領(lǐng)域奮勇前進(jìn)。