2013年1月18日上午,2012年度國家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)在人民大會(huì)堂隆重舉行。我校王清文教授的課題組憑借將廢棄邊角料變成環(huán)?!吧鷳B(tài)木”的項(xiàng)目———《木塑復(fù)合材料擠出成型制造技術(shù)及應(yīng)用》捧回了沉甸甸的國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。
國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)要求技術(shù)創(chuàng)新性突出、經(jīng)濟(jì)效益或者社會(huì)效益顯著、推動(dòng)行業(yè)科技進(jìn)步作用明顯。36歲才轉(zhuǎn)行研究木材科學(xué)技術(shù)的王清文,靠什么獲此殊榮?王清文的答案是:“執(zhí)著前行才會(huì)有所收獲。”
1961年,王清文出生在黑龍江省拜泉縣的一戶普通人家。當(dāng)1977年國家恢復(fù)高考時(shí),由于初中的“斷檔”,為了能夠考上大學(xué),王清文必須自己啃下初中的數(shù)理化等相關(guān)課程。雖然自學(xué)的過程辛苦異常,但王清文卻從中找到了自己的興趣———化學(xué)?!翱吹綆讟釉丶拥揭黄?,就可以生成新的化合物,化學(xué)的變化多端一下子就吸引了我的注意?!本瓦@樣,在高考的時(shí)候,王清文非常堅(jiān)定地選擇了化學(xué)這個(gè)專業(yè)。
1982年從齊齊哈爾師范學(xué)院化學(xué)系畢業(yè)以后,王清文以優(yōu)異的成績考取了大連工學(xué)院攻讀碩士學(xué)位。導(dǎo)師袁履冰給王清文確定的研究方向是從事卟啉類光敏劑的合成及硫雜脯氨酸類抗癌藥物的量子化學(xué)研究。簡單地說就是通過他的研究利用卟啉的導(dǎo)向作用賦予硫雜脯氨酸抗癌選擇性,從而在減少藥量、減少副作用的同時(shí)提高抗癌的效果。大方向定下來了,但導(dǎo)師卻沒有告訴王清文具體應(yīng)該怎么做。王清文只能通過查文獻(xiàn)、做實(shí)驗(yàn)的方法,自己摸索,只有出現(xiàn)了重大的問題,導(dǎo)師才會(huì)把脈修正?!皩?dǎo)師這樣做并不是對學(xué)生不負(fù)責(zé),只是希望通過學(xué)生自己的探索,提高學(xué)生的科研能力?!?br> 那段時(shí)間,王清文得了嚴(yán)重的神經(jīng)衰弱,每個(gè)晚上最多只能睡兩三個(gè)小時(shí),有時(shí)打飯的時(shí)候感覺快要睡著了,但真躺到床上則睡意全無,滿腦子想的全是實(shí)驗(yàn)的過程。
辛勤的付出終于換來了回報(bào),1983年王清文終于合成了5個(gè)硫雜脯氨酸取代卟啉新化合物。雖然合成新化合物對于化學(xué)科研工作者來說并不陌生,但作為一名碩士研究生,就可以為化合物的大家庭增加5個(gè)新成員,不擅表達(dá)的王清文心里還是裝滿了喜悅。
1985年,王清文碩士畢業(yè),來到當(dāng)時(shí)的東北林學(xué)院,現(xiàn)在的東北林業(yè)大學(xué)。作為當(dāng)時(shí)學(xué)校里唯一一名化學(xué)碩士,王清文承載了很多老教師的期望。從助教、實(shí)驗(yàn)課教師到主講教師,王清文的每一步都走得扎扎實(shí)實(shí)。經(jīng)過3年的磨練,王清文對于教學(xué)已經(jīng)相當(dāng)熟悉。但熱愛科研的他卻總想在科研方面做點(diǎn)什么。這時(shí)化學(xué)系主任駱介禹教授給他提出了一個(gè)科研課題———以四氯苯酐為重點(diǎn)的含氯有機(jī)精細(xì)化學(xué)品和阻燃新材料的研究。
這是王清文獨(dú)立從事科學(xué)研究的首次嘗試,他得到了學(xué)校資助的科研經(jīng)費(fèi)———500元。經(jīng)費(fèi)有限,王清文把每一分錢都花在了刀刃上。購買藥品,他騎著自行車到先鋒路、化工路去挨家比較價(jià)格;置備儀器,他根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需求自己動(dòng)手制作玻璃器具……雖然做科研是件苦差事,但王清文卻說:“只要有了興趣,就不覺得苦了?!?br> 經(jīng)過一年多的潛心鉆研,王清文的阻燃新材料取得了成功。一次偶然的機(jī)會(huì),哈爾濱化工二廠聽說了他的科研成果,便主動(dòng)找上門,希望王清文可以把技術(shù)轉(zhuǎn)讓給他們。當(dāng)時(shí),對于市場并不熟悉的王清文,僅以2萬元的價(jià)格轉(zhuǎn)讓了自己的成果。哈爾濱化工二廠以這項(xiàng)成果為基礎(chǔ)獲得了哈爾濱市“九五”期間重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目,并列入國家級火炬計(jì)劃。雖然王清文和他的課題組并沒有得到太多的經(jīng)濟(jì)報(bào)酬,但看到自己的成果能夠?yàn)樯鐣?huì)創(chuàng)造財(cái)富,他繼續(xù)行走在科研之路上的信心也越來越堅(jiān)定。
學(xué)科的交叉一定會(huì)助推科研的進(jìn)步。但是讓一個(gè)人從自己原本駕輕就熟的領(lǐng)域轉(zhuǎn)入新的研究,則很少有人愿意。因?yàn)檫@不僅意味著要從頭學(xué)起、從頭做起,更意味著你轉(zhuǎn)行的前幾年,可能都不會(huì)有任何的科研成果。這種冷板凳,可不是誰都能坐得住的。但王清文卻做到了。
1997年,已經(jīng)36歲的王清文考取了木材科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的博士研究生,師從李堅(jiān)教授,將自己的研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向了木材科學(xué)技術(shù)及生物材料工程。這一切,沒人有逼他,如果有,那這個(gè)人就是王清文自己。
“你在自己熟悉的領(lǐng)域已經(jīng)做出了成績,為什么一定要轉(zhuǎn)行呢?”“人過30不學(xué)藝,你還那么拼搏干啥?”面對親朋的質(zhì)疑,王清文卻說:“我喜歡化學(xué),但在林業(yè)大學(xué)工作,就應(yīng)該將所學(xué)為林業(yè)服務(wù),做些木材科學(xué)方面的研究。既然目標(biāo)已經(jīng)定好,我就不害怕坐冷板凳,我相信只要慢慢堅(jiān)持下去,我一定會(huì)離我的目標(biāo)越來越近?!?br> 當(dāng)時(shí)李堅(jiān)教授把國家“948”項(xiàng)目“木材阻燃及防護(hù)技術(shù)引進(jìn)”研究的重點(diǎn)工作交給了王清文。王清文從木材學(xué)的基礎(chǔ)知識入手,結(jié)合自己的化學(xué)功底,經(jīng)過深入研究,發(fā)現(xiàn)被寫進(jìn)國內(nèi)外教科書的硼酸阻燃理論存在缺陷。在李堅(jiān)教授的指導(dǎo)下,他提出了硼酸阻燃作用的化學(xué)機(jī)理。王清文的發(fā)現(xiàn)在木材阻燃界引起了轟動(dòng),也使阻燃材料的研究方向從配方篩選轉(zhuǎn)變?yōu)閲@木材炭化科學(xué)設(shè)計(jì)阻燃體系。而課題組研發(fā)的新型木材阻燃劑FRW,也成為后來實(shí)木阻燃、人造板阻燃的代表性產(chǎn)品。2009年,課題組的系列阻燃劑以其比國際同類產(chǎn)品成本更低、性能更好的優(yōu)點(diǎn),受到江蘇廠商的青睞,廠商投資6800萬進(jìn)行阻燃復(fù)合木材的生產(chǎn)。
2004年,王清文的博士論文《新型木材阻燃劑FRW》獲得“全國優(yōu)秀博士學(xué)位論文”。由于他突出的學(xué)術(shù)業(yè)績,他也被遴選為“長江學(xué)者”特聘教授、“新世紀(jì)百千萬人才工程”國家級人選,獲得“黑龍江省十大杰出青年”、“黑龍江省優(yōu)秀中青年專家”、“全國五一勞動(dòng)獎(jiǎng)?wù)隆钡葮s譽(yù),享受國務(wù)院政府特殊津貼。
2001年,經(jīng)過大量的文獻(xiàn)研究,王清文瞄準(zhǔn)了一個(gè)新的研究方向:木塑復(fù)合材料的研發(fā)。
所謂木塑復(fù)合材料(WPC),是以木材加工剩余物、秸稈等木質(zhì)纖維材料作為填充增強(qiáng)材料,以廢舊塑料等熱塑性聚合物為基體,經(jīng)熔融復(fù)合而制成的新型復(fù)合材料。它兼具木材和塑料的雙重優(yōu)點(diǎn),既有類似木材的二次加工特性,又能像熱塑性塑料一樣方便地回收再利用,是綜合性能突出而經(jīng)濟(jì)效益顯著的生態(tài)環(huán)保材料,被業(yè)界稱為“生態(tài)木”。
讓邊角料華麗轉(zhuǎn)身,變成“生態(tài)木”,想法是好的,可做起來,其難度卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了王清文的想像。
由于木材和塑料的性質(zhì)差別很大,相容性不好,直接將二者混合在一起,會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品的力學(xué)性能很差,根本沒法應(yīng)用。如何找到能夠讓二者聯(lián)接起來的偶聯(lián)劑成為必須突破的難點(diǎn)。
而為了降低生產(chǎn)成本,最好的辦法就是提高木粉的比例,但伴隨著木粉比例的提高,復(fù)合材料的熱加工性能則會(huì)相應(yīng)變差,如何解決既提高木粉比例又保證原料加工流動(dòng)性則成為一個(gè)不易解決的難題。
此外,影響WPC性能的加工條件非常多,原材料及其預(yù)處理、加工溫度、喂料速度、添加劑種類等諸多因素都會(huì)對最終產(chǎn)品產(chǎn)生影響,如何找到最佳的加工條件也是一個(gè)不容忽視的問題。
……隨著研究的深入,越來越多的問題擺在課題組的面前。雖然這些問題王清文以前從未涉及,但他還是從零開始,踏上了木塑復(fù)合材料的研究之路。
由于涉及到技術(shù)保密,我們不能知道太多的研制過程,不能知道在這個(gè)過程中,王清文和他的團(tuán)隊(duì)經(jīng)過了多少次試驗(yàn)、付出了怎樣的艱辛。我們只知道,和王清文一起研究WPC的科研人員,從最初只有一名碩士生,漸漸發(fā)展成近40人的科研團(tuán)隊(duì)。僅從實(shí)驗(yàn)機(jī)器的多次大幅度調(diào)整,就不難看出,為了這個(gè)項(xiàng)目,團(tuán)隊(duì)在10多年的時(shí)間里,付出了多少努力。
2005年,王清文團(tuán)隊(duì)已經(jīng)成功研制出了單一塑料的木塑復(fù)合材料。正在他積極聯(lián)系企業(yè)、準(zhǔn)備大刀闊斧地向國際領(lǐng)先的混合塑料木塑復(fù)合材料發(fā)起挑戰(zhàn)時(shí),很多人卻向他潑起了冷水:雖然這個(gè)材料有防水、防腐等優(yōu)點(diǎn),但也有脆性差、易蠕變的缺點(diǎn),研究這個(gè)材料是沒有前途的;國外也才只做出了單一塑料的木塑復(fù)合材料,以咱們的技術(shù)能做成混合塑料的嗎?現(xiàn)在納米是科研熱點(diǎn),你還是去研究熱門得了……面對質(zhì)疑,王清文依然堅(jiān)定地朝著目標(biāo)前行?!拔艺J(rèn)為這種環(huán)保的材料一定是未來社會(huì)的主流,雖然我們不可能一步到位地做出最佳性能的材料,但只要我們一點(diǎn)一點(diǎn)地努力,就一定可以不斷改進(jìn)材料的性能?!蓖跚逦恼f。
在王清文團(tuán)隊(duì)的不懈努力下,木塑復(fù)合材料擠出成型技術(shù)體系不斷成熟。他們不僅創(chuàng)新了工藝,還針對不同塑料基體研發(fā)了不同的擠出成型配方,可以讓生物質(zhì)纖維的用量提高15%~20%,能耗降低20%~30%,實(shí)現(xiàn)了核心技術(shù)創(chuàng)新。而WPC專用木質(zhì)纖維的制備和改性技術(shù),使WPC的抗彎強(qiáng)度提高了30%~50%。同時(shí)王清文團(tuán)隊(duì)還成功改善了不同塑料之間和塑料木質(zhì)纖維之間的界面相容性,解決了利用廢舊塑料制備高性能WPC的技術(shù)難題,使WPC的抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性分別提高40%和60%以上。在WPC的界面科學(xué)、流變學(xué)與結(jié)晶、蠕變與斷裂、老化與耐候性以及阻燃等方面取得了系列基礎(chǔ)理論創(chuàng)新成果,形成了WPC理論體系。通過關(guān)鍵技術(shù)的原始創(chuàng)新與配套技術(shù)的系統(tǒng)集成,建立了總體技術(shù)國際先進(jìn)、關(guān)鍵技術(shù)國際領(lǐng)先的WPC制造技術(shù)體系,從而顯著提升了我國的產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平和國際競爭力,推動(dòng)WPC產(chǎn)業(yè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨越。
2006年,王清文加入了中國資源綜合利用協(xié)會(huì)木塑復(fù)合材料專業(yè)委員會(huì)。協(xié)會(huì)中有很多對木塑復(fù)合材料感興趣的企業(yè)及科研單位。行家伸伸手,就知有沒有。在與同行的交流中,王清文團(tuán)隊(duì)的技術(shù)受到大家的肯定,眾多企業(yè)開始聯(lián)系王清文,希望獲得他的技術(shù)支持。而王清文也經(jīng)常通過研討會(huì)、協(xié)會(huì)培訓(xùn)等形式,向大家介紹團(tuán)隊(duì)的科研成果。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,我國的木塑復(fù)合材料的產(chǎn)量也從2001年的1萬噸,發(fā)展到2012年的100萬噸。這其中有多少企業(yè)采用了王清文團(tuán)隊(duì)的技術(shù)和理念已經(jīng)沒有辦法統(tǒng)計(jì),我們只知道越來越多的地方開始應(yīng)用木塑復(fù)合材料———園林景觀里的地板、體育場館中的座椅、建筑工程中的裝飾面板……如今捧回的國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)也讓王清文對木塑復(fù)合材料的研發(fā)更有信心———在越來越強(qiáng)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的今天,環(huán)保的材料一定是未來的主流?!澳壳拔覀兊募夹g(shù)在某些方面已經(jīng)達(dá)到國際領(lǐng)先水平,我相信未來的5到10年,將是木塑復(fù)合材料快速發(fā)展的春天?!?br> 雖然木塑復(fù)合材料的性能在不斷提升、生產(chǎn)效率也在不斷提高,但王清文的目光已經(jīng)放在了更遠(yuǎn)的未來。“現(xiàn)在很多人都在研究如何把秸稈等生物質(zhì)材料轉(zhuǎn)化為能源。而我正在考慮,如何把回收的木塑轉(zhuǎn)化為能源。讓廢料先變成有用的材料,再變成可利用的能源,這一定是應(yīng)對能源危機(jī)的一個(gè)新出路?!蓖跚逦恼f。
很多人都向王清文討教成功的秘訣,他卻總是用兩個(gè)簡單的字概括———“執(zhí)著”。他說,做科研,要明確自己的學(xué)術(shù)理想,確定自己的研究目標(biāo),而目標(biāo)一旦定好,就要沉下心來鉆研,這樣即使碰到了挫折,你也會(huì)知道這是通往成功之路的必然現(xiàn)象,才不會(huì)心浮氣躁。相反,如果沒有執(zhí)著的精神,看到什么熱點(diǎn),就修改自己的研究目標(biāo),沖上去研究,恐怕他永遠(yuǎn)也難以達(dá)到科研的頂峰。而且王清文還把自己的成功歸結(jié)為團(tuán)隊(duì)的力量,他經(jīng)常說,一個(gè)人是難以有所作為的,成績的取得都是團(tuán)隊(duì)精誠合作的結(jié)果,只有有團(tuán)隊(duì)才會(huì)有未來。
伏爾泰曾經(jīng)說過:“成功是一顆種子,不澆水、施肥、除草,它是不會(huì)綻放出絢麗的花朵的。”王清文正是用自己的辛苦澆灌,才讓成功之花絢爛綻放。(記者孟姝軼)