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[新闻特写]低碳时代的环保发明——记我校郭玉海研究员及其所在项目组

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  发布时间:2019-08-01 00:01:38   浏览次数:150
[新闻特写]低碳时代的环保发明——记我校郭玉海研究员及其所在项目组

全世界垃圾年产生量约7.7亿吨,2020年将达到20亿吨,而我国的垃圾产生量正以年均10%的速度增长。垃圾焚烧将成为未来主要的垃圾处理方式。同时,以煤炭为主要能源的电厂、钢厂、水泥厂等,在燃烧过程中会产生大量的粉尘和有毒有害气体。哪一种材料能最有效地对其过滤净化,以保护环境和生态呢?

2003年的非典,2009年的甲流,各种新型病毒产生、变异、肆虐,影响人的健康,夺走健康人的生命。对于奋战在医疗第一线的工作人员,有没有什么防护服,能彻底隔离病毒,保护我们的英雄呢?

由我校和总后军需装备研究所、北京化工大学合作完成的项目《聚四氟乙烯复合膜共拉伸制备方法与层压覆膜技术》,研究的就是如何改进聚四氟乙烯(PTFE)这种可以过滤废气、可以阻隔病毒材料的制作工艺和相关设备,这一科研成果刚刚荣获了2009年国家技术发明二等奖。近日,记者怀着好奇的心情,近距离接触了这一项目的成员之一——教育部创新团队和重点实验室成员、材料与纺织学院郭玉海研究员,进一步了解聚四氟乙烯这种材料及其研制过程。

大胆创新 十五年磨一剑

采访前就听说郭玉海很年轻,出生于1973年,并且刚刚评上了正高职称。相见之下,果然意气风发,年轻有为,与记者想象中的形象甚为符合。

郭玉海告诉记者,早在1995年攻读硕士学位时就开始接触这一课题,对聚四氟乙烯薄膜有了初步了解:我国于上世纪90年代末在生料带基础上发展的单层PTFE薄膜生产技术,存在单层薄膜表面张力低难以粘和、非均匀拉伸成型带来均匀性难以控制等问题,是规模应用的技术瓶颈,同时单层薄膜是用胶水粘合和其他材料复合使用,所以在应用中难免污染环境。在研究中郭玉海发现,这一材料事关民生,应用价值很大,大量科学和工程问题亟待深入研究。

2005年9月,郭玉海进入我校工作。学校全力支持这一研究工作,并提供了广阔的平台,一进校就得到了学校科研启动基金的资助。利用第一笔资金,郭玉海及所在课题组逐步完善了实验室,项目组各成员紧密配合,针对该薄膜的技术瓶颈获得了重大理论突破:如陈建勇教授在复合膜的结构设计上提出采用热压方式,张华鹏提出采用冷却方式以减小薄膜弓曲提高均匀性,冯新星进行了理论和工艺的比对等。同时,学校为实现科技成果转化,积极联系湖州、宁波等相关企业,为课题组创造了优良的环境,也为实现薄膜的产业化奠定了基础。期间,浙江省科技厅先后通过省自然科学基金、重大攻关项目等对该课题进行了资助,课题也曾得到过两次国家863项目的支持(2002年和2007年)。郭玉海说:“聚四氟乙烯复合膜的研究材料费昂贵,做一次实验就需要投入2000多元。”正是上述资助和支持使课题的研究有了充足的资金,成为科研工作顺利开展的有力保障。

通过研究发明,郭玉海和项目成员将聚四氟乙烯从单层膜转变成了复合双层膜。郭玉海介绍说,由单到双的转变,提高了材料单位面积上的微孔数量,降低了孔径,使得这种材料在防水、透气性方面都得到了进一步的提升,同时对各种微小病毒具有很好的阻隔作用。同时他们在层压覆膜技术上也进行了创新,由原先的胶水粘合转变为更新的热处理粘合,即不采用胶水这一中介物,直接通过加热到一定温度把PTFE/PTFE复合膜和素毡压在一起做成过滤袋。而原先的胶水粘合法,一方面会污染环境,另一方面粘合度也不理想。现在转变了粘合模式,材料更耐高温,也解决了垃圾焚烧厂、电厂、水泥厂等的二度污染问题。由此,历经15载寒暑,两大瓶颈问题终于获得重大突破,郭玉海及所在课题组的科研成果获得了浙江省科学技术一等奖。在此基础上他们进一步努力,由浙江省推荐国家奖,顺利登上了我国科技界“奥斯卡奖”的领奖台。

广泛应用 利国利民创外汇

在采访中,郭玉海反复地说:“这一科研成果是浙江理工大学等单位一大批研究人员共同努力的结果。我最遗憾的是申报评奖时只能报六个成员,但为这个项目付出心血、做出贡献的何止六人呢。浙江理工大学的校领导、材料与纺织学院和先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室以及合作企业的有关人员、我们的团队、我的学生,这些都是我要感谢的人,没有他们,就不会有今天的成果。还有这个项目的外围团队——做膜、做复合、做素毡、做服装和鞋子等十几家企业,是他们做出了最终的应用产品,并把产品推广使用。”想起这个团队,郭玉海不无感慨:我经验不足、阅历浅,作为团队中的晚辈,我实难承受领导对我的关怀、团队成员的支持……

郭玉海说,他和项目成员所创建的独特的PTFE复合膜共拉伸制备方法和层压覆膜技术形成产业化加工技术后,其产品经质量检验部门检验,获得了高度的肯定:PTFE/PU与保暖絮片的复合产品,透湿量和保暖量均高于国外同类产品;PTFE/PTFE覆膜滤布,除尘效率高达99.99%,粉尘排放浓度低于6mg/m3,远低于国标规定的50mg/m3,使用寿命由以前的8个月提高到2年9个月。由于具有以上技术优点,PTFE复合膜开始在特种服装和环保过滤除尘两个领域全面应用。

在服装行业,聚四氟乙烯和聚氨酯合成的复合膜PTFE/PU富有弹性,伸缩性好,挡水挡风又透气。一方面,利用PTFE/PU复合膜开发的防护服装将防护网的网眼一再“收紧”,不让一个病毒、细菌能够通过。另一方面,开发的新型防寒鞋、防寒衣装备军队、武警,使高寒地区的战士既能挡风挡雨,还能顺利排汗,彻底解决了西藏等高寒地区部队官兵的冬季保暖问题。这种新式防寒鞋较之以前的军用羊皮鞋,既防水保暖又透气,还很轻便;作为军用大衣,可以直接用作雨衣,就算再大的雨,也渗不进去。此外,课题组还开发了户外运动服、消防服、帐篷等系列产品,并已经出口国外创汇。

聚四氟乙烯薄膜也广泛用于空气除尘、空气除菌、工业过程中高温烟尘的处理中。除尘、除菌用的是PTFE/PTFE覆膜滤布。这种滤布由两层聚四氟乙烯层压而成,相比其他滤布,具有孔径小、孔数多的优点,孔隙率很高,能有效过滤净化粉尘和气体,满足了国内和出口市场的需要。如垃圾焚烧过程会产生大量的粉尘和有毒有害气体,需要袋式除尘器进行过滤净化,以保护环境和生态。PTFE/PTFE覆膜滤布就是一种非常优良的滤袋用材料,现在用这种材料做成的滤袋成了袋式除尘器的核心。

落实政策 理工科研步步高

“来到浙江理工大学后,学校领导为我们课题组搭建了良好的平台,非常关注项目的进展,并给予充足的资金支持,所以我们课题组开展研究工作一直很顺利。”郭玉海回想起在理工近五年的时光,很是感慨。在学校优良的科研环境中和领导的大力支持下,郭玉海所在项目组对聚四氟乙烯的研究获得了重大技术突破,为中国科学奥斯卡奖最后的冲刺奠定了胜局。

一直以来,我校高度重视人才引进、学科建设和科技工作。近年来,学校一方面引进一批高水平的学科带头人、学术骨干,另一方面创造性地提出了“以特色带动综合,用综合强化特色”的方针,围绕特色做文章,引导学校的科研团队,勇攀科研新高峰。在学科建设上,学校提出“三个一批”的思路,即重点建设一批有基础、有实力、有特色或作为一所理工类多科性大学必须重点发展的学科;积极发展一批有一定实力、为地方经济建设和社会发展所急需、具有广阔发展前景或对学校其他学科具有基础性作用的学科;精心布局、培育一批反映现代科技发展方向的学科。我校还以学科群建设为抓手,积极推进学科资源的交叉和整合,用传统专业带动学校各专业对社会、对产业的服务性和辐射力,使学校的传统和新兴专业都得到了快速发展。

同时,我校出台并实施了系列科研激励政策和管理办法,鼓励特色优势学科的学术带头人积极参与原始创新,不断提高科技创新能力,取得显著的成绩。如根据《浙江理工大学科学研究成果奖励条例》,凡获得国家科技大奖的即给予100万元人民币的重奖;根据“校院两级管理体制和运行机制改革实施方案”,只要学院有教师获得国家级科技奖、在SCINCE和NATURE发表论文等,科学研究指标单项考核直接定优;根据“人事分配制度改革方案”,国家级科技奖(排名第一)获得者可应聘学校二级特设岗位。

在人才引进、学科建设宏观思路的引导下,再配以系列科研激励政策和管理办法,近几年,我校科研成果捷报频传,不仅在纺织、机械等传统优势学科上不断收获国家科技大奖,新兴的生命科学学科也捧回了一项国家科技大奖,同时学校还获得了文学国家大奖——鲁迅文学奖;我校教师获得的国家级项目数、入选钱江高级人才和国家“百千万人才工程”人选数也日益攀升,科技成果遍地开花,形势喜人。据悉,今后我校将在成果挖掘、重大项目组织申报上继续努力,并加大政策扶持力度,鼓励原始创新,以培养优秀的一流人才,为地方经济建设作出更大贡献。让我们期待又一个丰收年的到来!

责任编辑: 最后编辑:2019-08-01 00:01:38
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