十六年磨一劍：可降解橡膠在廣東實現產業突圍

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當青山科技獎首次將獎項頒給廣東高校科學家時，華南理工大學教授王朝正站在黃埔綠色先進材料技術研究院中試（產品正式投產前的試驗）車間里。生物基可降解橡膠這一成果凝結著他和團隊近20年的光陰：從博士期間開始參與全球首個生物基彈性體研發，到2025年即將建成全球首條千噸級中試線，從即將量產的可降解鞋底，到破解每年600萬噸輪胎磨屑污染的愿景，從實驗室專利到大灣區產業集群，王朝及其團隊的研究早已走出實驗室。
從單體開始的“綠色長征”
在王朝教授的辦公桌上，擺著一雙2022年生產的運動鞋。這雙看似普通的運動鞋，鞋底所采用的可降解橡膠，最初竟是源于生活中常見的土豆和玉米。這背后，凝結著科研團隊近20年的努力。
這一科研方向的來源，是輪胎等傳統橡膠制品帶來的磨屑污染，它們滲入土壤、地下水、湖泊和大海里，還有的被魚類吞食，最終進入人體。曾有學術文章發現在人類嬰兒胎盤、人體大腦中存在微塑料。如果能開發出可自然降解的橡膠，磨損的顆粒就不會變成微塑料污染土壤和水源。
“我自己在這個領域都做了16年。”王朝表示，2008年的時候，王朝的導師張立群在國際上首次提出了生物基工程彈性體的概念，希望通過土豆、玉米等原材料制備生物橡膠新材料，使其具備應用于工程領域的性能，“當時國內對可再生資源的關注度還不高，老師提出這個想法之后，我們便去攻關這個課題。”
彼時，生物質原料的利用在國內尚處于起步階段，相關的研究和技術積累幾乎為零。王朝團隊做出來的第一代產品只有極少的生物質單體能用。在這之后，他們通過不斷地配方調整和優化制備出更多種類的橡膠，“大概有近十年的時間我們團隊都在做這個工作，一直在實驗室里做基礎研究。”
在實驗室埋頭攻關的過程當中，王朝逐漸意識到了基礎研究與市場需求之間的脫鉤，開始轉變思路逐漸向市場接軌。“比如市場上需要耐油橡膠，我們就根據這樣的需求再去構建新的分子結構，怎么把它做得更耐油、更耐低溫。”但是，即便已經走過了十年研發之路，成果距離實際投產仍有很長的距離。
“首先是產量上的差距。”提到這個，王朝自己都笑了：“我們實驗室生產一次做50克，工廠試生產，一次至少也要幾十公斤。按我們的產量，得做兩個月才能湊夠工廠一次試驗的量。如果試驗失敗，又要重新開始，這樣的時間成本是我們無法承受的。”
這種困境源于實驗室制備與工業化生產之間的巨大鴻溝。為此，王朝團隊開始攻克從小試到中試的技術難題。他們重新設計反應裝置，解決了放大生產過程中攪拌不均、過熱等問題，最終建成了年產百噸的中試裝置。此后，團隊帶著調整后的橡膠前往工廠試生產，發現問題后再返回實驗室優化配方。經過近百次這樣的循環，歷時三年多，王朝團隊終于將可降解橡膠從實驗室帶到了消費者的腳上。
廣東大地上的產業躍遷
2023年9月，帶著那雙可降解橡膠制成的鞋子，王朝教授從北京化工大學南下廣州，加入華南理工大學，并出任黃埔綠色先進材料技術研究院執行院長。這雙誕生在北京實驗室中的鞋，不僅是他行李箱里最“寶貴”的物品，更是連接實驗室與產業化的橋梁。
廣東制造業發達，坐擁金發科技、萬力輪胎等橡膠和新材料領域的龍頭企業。選擇南下正是看中了廣東完善的產業生態，希望借助廣東發達的制造業基礎和良好的政策環境，聯通下游的制造商，加速可降解橡膠應用到千行百業當中。
彼時，廣東發布了《廣東省培育前沿新材料戰略性新興產業集群行動計劃（2023-2025年）》，明確了前沿新材料產業的重要地位，并指出這是未來產業發展的制高點。在政策的支持下，黃埔區政府和華南理工大學共建黃埔綠色先進材料技術研究院，以“綠色先進材料技術開發”為核心，進行低碳、環保、“卡脖子”等尖端科研技術孵化。
隨著研究院的成立，全球首條千噸級生物基橡膠中試線建設迅速推進，今年便將投產使用。這條產線不僅是產能的突破，更是連接實驗室與工廠的“翻譯器”——通過它，團隊開發的數十種可降解橡膠新品種得以快速驗證生產工藝，為下游企業提供定制化解決方案。“希望今年用我們可降解橡膠生產的鞋子就能夠穿到消費者的腳上。”王朝表示：“做鞋不是科學家的本職，但沒有這雙鞋，就撕不開產業化的缺口。”在他看來，鞋子是可降解橡膠產業化應用的第一個行業，除此之外，如耐油密封圈、兒童橡膠玩具、口香糖、一次性手套甚至是生物醫用材料等需要用到橡膠的地方，都是可降解橡膠能夠去拓展的領域。
“目前最大的愿景是將可降解橡膠應用到輪胎上。”王朝表示，汽車行駛過程中會產生微米級大小的輪胎磨屑，這是PM2.5的重要組成部分。顆粒越小危害越大，這種微米級別的小顆粒進入土壤、河流，最終會通過食物鏈進入人體，但如果是輪胎用的橡膠是可降解的，其危害性就大大減少了，“這個難度是最高的，因為輪胎對于性能、安全的要求是非常高的，市場驗證的周期也是很長的。”而這一愿景一旦實現，輪胎的磨屑污染問題終將被解決。
共同出題：科研與市場的雙向奔赴
材料科學的研究從來不是一蹴而就的。從基礎理論研究、實驗室合成、性能測試，到中試生產再到最終產業化，每一個階段都需要大量的時間、精力和資源投入，往往伴隨著無數次的失敗和重復實驗。王朝教授感慨道，“我們所做的生物基可降解橡膠是全球首創的，既沒有文獻參考，市場上也沒有對標的商品，耗費的時間自然非常長。”
這種漫長的研發周期，讓王朝深刻認識到產學研結合的重要性。“高校科研與產業需求之間存在著天然的‘翻譯鴻溝’。”要讓實驗室的成果真正落地，“高校老師要多去企業看看，企業也要加強與高校的合作。”
王朝引用其導師張立群的話來對此進一步闡述：“不是企業給高校課題，也不是高校給企業課題，而是雙方共同出題、共同答題。”在這種模式下，企業及時反饋工藝要求和市場需求，高校據此優化研究方向，最終實現“共同受益”。他以生物基可降解橡膠研發為例：“如果沒有與鞋企的緊密合作，我們可能還在實驗室里研究分子結構，難以解決耐穿、舒適、防滑等諸多問題。”
而對于獲得青山科技獎，王朝感到十分榮幸。“首屆青山科技獎開始申報的時候，就有朋友鼓勵我去申報，但當時我正忙于攻關可降解橡膠的產業化難題，沒有申報這個獎項。”直到深入了解后，他才發現這個獎項的獨特價值：“它不僅響應了國家對于雙碳和環保的重大需求，同時也為科研工作者提供了寶貴的支持。”
據了解，“青山科技獎”由美團于2021年發起，是資助青年科學家的公益性獎項。3月初，第四屆青山科技獎獲獎名單正式揭曉，包括王朝在內的10位綠色低碳領域的青年科學家入選，他們每人將獲得稅后100萬元獎金，用途可自由支配。
“青山科技獎的支持，讓我們能夠將更多精力投入到科研中。”王朝說。如今，站在新的起點上，他更加堅定了自己的信念：深耕科研成果轉化，使其服務于人們的綠色生活。

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