新材料是整个制造业转型升级的产业基础,是我国七大战略性新兴产业之一,工程塑料作为新材料领域的重要组成部分,它的发展,将对我国经济先导性产业和高端制造及国防工业,产生深远影响。
蹇锡高,一位在高性能高分子材料领域具有划时代意义的代表性人物,他以战略的眼光,瞄准新材料领域,带领团队,兢兢业业,创新开拓,在高性能工程塑料、高性能树脂基复合材料、耐高温特种绝缘材料、涂料、耐高温高效功能膜等工程塑料领域做出了非凡成就。
20世纪60年代的中国,很多科技都处于空白,高分子材料亦是如此。蹇锡高就在这样的情形下,与高分子材料结缘。发达国家的垄断和封锁是两道无形的枷锁,中国的高性能工程塑料技术的研发,在没有任何有效资料的情形下,从零开始。
但这难不倒中国的科研人,难不倒蹇锡高。他从分子结构设计出发,针对传统高聚物不能兼具耐高温和可溶解的技术问题,首创性地研制出了结构全新的二氮杂萘酮联苯酚单体,进而研制成功含二氮杂萘酮联苯结构的系列新型高性能树脂,既耐高温又可溶解,高强度、高绝缘、抗辐射,综合性能优于国外产品。采用这一研究成果制成的工程塑料不但满足了航天航空等对高性能高分子材料的要求,也结束了西方国家在技术上和材料上的长期垄断地位。
作为的科学家,蹇锡高有着极强的韧性。他以聚合物改性和耐热高分子材料为研究方向,从分子结构设计出发,研制新单体和新聚合物,研究合成反应路线,合成工艺,反应动力学和机理,研究聚合物的结构/性能关系,开发综合性能优异的新型耐热高分子材料,并开展新型高分子材料的加工应用技术研究。创造性地总结出“全芳环非共平面扭曲的分子链结构可赋予高聚物既耐高温又可溶解的优异综合性能”的分子设计思想,并开发成功可350℃长期使用的新型高性能热塑性树脂基复合材料,其中耐高温自润滑耐磨复合材料的摩擦系数与聚四氟乙烯相当,磨损系数降低一个数量级,广泛应用于各种密封件、摩擦件。纤维增强复合材料可制备航空航天、精密机械、汽车、高铁、舰船、采油等领域的结构件。
蹇锡高手中有几个看似简单的小部件,其中一个正是采油用的抽油杆扶正器,这些部件互相敲击,会发出类似金属的声音,但它们不是金属制品,而是塑料制品。塑料,是人们所熟知的材料,但蹇锡高的工程塑料,却比普通钢的强度高,耐腐蚀、耐磨,它们可在250℃下使用超过一年的时间,而以前用其他材料制成的同样制件,使用寿命却只有3个月。所以,他研制的抽油杆扶正器被应用于国内多个油田。
蹇锡高的科研,从来都不是实验室的专属品,在他看来,“产学研一体化,不是口号,而是要让我们的科研成果,从实验室走向工厂,再从工厂走向市场。”
多年来,他率领团队开发的3个系列10多个牌号品种,均已实现工程化生产。“我们已有年产100吨规模的新型高性能树脂合成中试基地、年产500吨规模的工程化生产装置和高性能树脂及其复合材料深加工应用示范研究中心,年产2000吨规模的生产线正在建设中。实现了从开发、生产到应用的一条龙配套发展,应用领域正迅速扩展。”蹇锡高的科研产品耐高温、高强度、高绝缘、耐辐照,综合性能优于传统高性能工程塑料品种,且成本相对较低,不仅在高技术尖端领域应用,还可广泛推广到众多的民用领域。
蹇锡高是其研发团队的精神领袖,亦是战斗在第一线的科研人员,在他的带领下,团队不断创新发展,正是他们的努力,让我国在高性能工程塑料领域真正实现了从跟跑到领跑,走到了世界前列。
因他的专利可创造巨大经济效益,有外国机构多次提出要高价收购,但他一一婉拒:“科技强国才能挺起民族脊梁,我的科研成果能为祖国发展效力,比什么都重要。”或许,科学没有国界,但科学家却有国籍。
蹇锡高团队以PPESK为膜材料开发的耐高温高效分离膜经中国科学院大连化学物理研究所膜技术国家工程研究中心测试,可广泛用于气体分离、工业废水处理等领域。以改性新型杂环高性能树脂为原材料开发的多种功能膜可用于燃料电池、储能电池、海水淡化、血液透析等领域。
高性能工程塑料具有耐高温、高强度、高绝缘、耐辐照等优异综合性能,属于战略性新材料。新型杂环高性能系列树脂已经成功用于高性能热塑性树脂基复合材料、耐高温耐强腐蚀绝缘材料、耐高温涂料、耐高温高效功能膜(包括燃料电池质子交换膜、液流电池离子膜等)、电池材料、生物医用材料等领域。
此外,蹇锡高院士还在积极探索新型杂环高性能工程塑料的创新应用领域,其中3D打印生物医用材料是目前蹇锡高比较看好的领域之一。相比于大多数昂贵的进口医用器材,新型杂环高性能工程塑料不仅价格更低,而且带有环酰胺结构的杂环,与相容性会更好,目前这一研究也已经得到证实。
中国是材料大国,但还不是材料强国。中国未来材料发展,尤其是高分子材料领域,要不断突破尖端的、高水平的研究。“料要成材,材要成器,器要好用。”这是蹇锡高的初心,亦是他从未改变的目标。
翻看蹇锡高的履历,科研成果遍地开花。在国家“八五”“九五”重点科技攻关项目、“十五”863计划以及省市重大项目的支持下,蹇锡高从分子结构设计出发,首创性地研制成功含杂萘联苯结构新型高性能工程塑料,既耐高温又可溶解,是目前耐热等级最高的可溶性高性能工程塑料,处于国际领先水平。
作为中国工程院院士,蹇锡高对中国的新材料发展做出了突出贡献,未来的他,将继续为振兴民族工业,贡献自己的力量。