今天,提到“高分子”已经无需过多解释,各种各样高分子产品的身影在人们的生活中随处可见。可以说,高分子科学的发展直接影响到与国民经济和社会发展密切相关的农业、能源、信息、环境、人口与健康等领域的进步和发展。走进高分子物理与化学国家重点实验室,让我们更加真切地看清这熟悉而又陌生的“高分子”。
实验室主任韩志超可以说在高分子领域蜚声国际,他四川生,台湾长,曾在美国工作,现在又回国效力,而他领导的团队也很有特点,由于个个优秀而又异常团结,所以破例在我们的报道中集体亮相……
高分子是那些分子量特别大的分子,作为结构材料,它在代替木材、金属、陶瓷、玻璃等方面的应用日新月异。在农业,工业和日常用途上,它的优点很多,如质轻、不腐蚀、色彩绚丽等,用于机械零件、车船材料、工业管道容器等等,不但价廉物美,而且拼装方便。还可用于医疗器械,家用器具等,丰富和美化了人们的生活。
日前,记者采访了高分子物理与化学国家重点实验室韩志超主任。韩主任出生在四川,在台湾长大,大学毕业就去了美国,曾任美国NIST首席科学家,于2002年10月来到化学所工作,他长期从事高分子研究,是一位在此领域蜚声国内外的专家。
他深入浅出的介绍把记者领入神奇的高分子世界。
记者:作为一门综合性学科,高分子科学在生产和生活中已经得到迅速的应用,在推动社会发展方面无疑在起着越来越重要的作用。
韩志超:以高分子物理和高分子化学为核心的高分子科学,作为物质科学的一个组成部分,确实拓展和丰富了人们的认识范围。
高分子科学作为材料科学的重要基础,将人类社会文明的发展,推进到了当今以合成材料包括高分子材料为特征的新阶段。高分子科学的研究与材料科学、生命科学、信息科学和环境科学等的相互交叉和渗透,使其面对的应用领域,既有石油、化学工业等传统产业,也有新兴的信息、生物技术等高科技产业。高分子科学的发展直接影响到与国民经济和社会发展密切相关的农业、能源、信息、环境、人口与健康等领域的进步和发展。
记者:不过,对于高分子,一般人感觉还是很深奥的,在生活中,最常用的高分子是什么呢?
韩志超:高分子在生活中常用的有很多种,最典型的就是聚烯烃,它包括聚乙烯、聚丙烯。平时我们在生活中很少能注意到,但实际上它们随处可见,比如现在所有的各种膜、新的管材、汽车上的保险杠、仪表板等,这些都是由聚丙烯或者是聚乙烯制成的,目前,聚烯烃在全世界所有塑料的使用上占85%。
以前,聚烯烃产品中要不是单纯的聚乙烯,要不就是单纯的聚丙烯,这是比较低档的。现在科学家把它们合金化,可以取代许多其它材料。
记者:你所说的合金化是什么意思呢?
韩志超:这是我们从金属中借用过来的名词,意思是说,把两个以上的成分非均匀地混合在一起,所形成的材料具有新的功能。这个不均匀性是可以控制的,也就靠控制不均匀性才能让材料实现不同的功能。
记者:听起来好象还是不太容易理解,能举个例子介绍么?
韩志超:比如我们常见的钢筋水泥,水泥是脆的,不能拉伸,而钢筋有一定韧性,把它们混合在一起形成的钢筋水泥,其性能是两者的结合,既有硬度又有韧性。在这种混合中,钢筋在水泥中不是均匀分布的,这样通过人为的调节和控制这种不均匀,可以把它用在不同的建筑上,如楼房、大坝等。
高分子也是一样,通过控制聚丙烯和聚乙烯的不均匀混合,可以使它具有不同的性质,如增加它的韧性、耐磨性、硬性等。
记者:这种合金主要用在哪些方面?
韩志超:这种合金在很多方面都有应用,比如在汽车方面,人们一般希望汽车越轻越好,这样可以节约更多能源,而要达到这个目的,目前只能在汽车制造中使用更多的塑料产品,因为它们能保证一定的硬性。但是,人们又希望汽车要很环保,这就需要对汽车进行回收。汽车的金属部分一般可以全部回收,但塑料部分回收就很困难,因为目前生产的汽车中一般含有100多公斤塑料,品种很多,回收时不容易把它们分开。
记者:听说出于环保的压力,欧洲规定2006年生产的汽车要85%的材料可以回收,那么汽车如果用这种合金是不是就有利于它的回收呢?
韩志超:是的,现在汽车用这种合金,回收时可以不需要再对它进行分类。统一回收后可以做成下一级的塑料,即比较低档的产品,如用于制造仪表板的材料,回收后可以做成汽车的底盘,等把这些底盘回收后,可以再做成比它更低档的产品,如替代木板用的廉价产品等。
记者:听你这么说,这种合金在工业生产中还是处于比较重要的位置,那我国能自己生产这种合金么?
韩志超:目前,国内使用的这种高档聚烯烃合金都是靠进口,一部分是从国外直接进口原产品,一部分是从国外购买两种不同的原料进行后加工,但后加工的成本不仅高而且其性能没有原产品好。
其实生产这种合金的成本是6000元/吨左右,而国外卖给我们的价格每吨高达1.5万元,一吨可以赚将近1万,靠的就是里边的技术含量。
我们自己也想开发这种技术,可这种技术的知识产权主要被世界上几个大公司垄断,他们在这方面对我们进行封锁,比如茂金属催化剂是一个非常先进的催化剂,但其专利已被他们申请,现在的研究很难能突破这个专利的限制。
记者:那在这种技术的研究开发上,我们实验室是怎么做的,取得什么重大成果么?
韩志超:我们研究所的工程塑料实验室和高分子物理与化学实验室联合起来,与中石油合作,目的就是要研究出这种聚烯烃合金的制造技术。在催化剂方面,我们通过复合技术制备一种复合催化剂,这在世界上还没有报道,我们是第一次,这就绕过知识产权的限制,这种方法我们已经申请中国发明专利和国际专利。整个研制过程用了两年,好多研究员都参与了这项工作。
目前这种合金产品实验室的科研工作已经完成,剩下的是在工厂里进行一些模式实验和中试。
记者:我们从资料中了解到,有关医用的高分子也是我们实验室的一个重要研究内容,那我们在这方面有什么成果?
韩志超:针对合成高分子普遍存在亲水性差、生物相容性差、缺乏细胞结合位点,导致细胞亲和性差的缺点,我们采用共聚的方法,合成了新型生物可降解、可吸收的多嵌段共聚物,从根本上对合成高分子的生物适应性能进行了改进,并以嵌段共聚物为载体,发明了一种新型眼内植入抗免疫制剂,通过眼内植入,可成功地克服药物的血眼屏障问题,且具有药物可长期释放、载体可在体内被吸收、在体温下对眼机械损伤小等优点。
记者:您在实验室也已经工作三年了,最后能给我们谈谈这三年来您的一些感触么?
韩志超:我们实验室的总目标是繁荣我国的高分子科学事业,对重要科学问题开展创造性和前沿性基础研究,对本领域的某些学术创新有所贡献;我们承担和完成对国民经济发展具有影响的重大任务,解决我国高分子材料产业的一些重要的关键技术问题,促进我国高性能和功能性等新型高分子材料的发展。
我们要求每一个研究员基础都要很好,而且都要有自己的特长,能够在国内外占有一席之地。由于高分子科研只要脚跨出去一步,就能走向应用,所以我们还要求我们的研究员一边搞基础研究,一边还要搞应用。
在每个研究员做好自己科研工作的基础上,我们组织横向的联合,做一些大的项目,这些项目都与国家的重大需求接轨。
作者:中国塑料机械网 来源:中国塑料机械网信息中心
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