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重磅!中国工程院院士、中南林业科技大学校长吴义强获何梁何利基金科学与技术进步奖

2023-12-20   中南林业科技大学新闻网   阅读量:584

    12月19日,何梁何利基金2023年度颁奖大会在北京召开,中共中央政治局常委、国务院副总理丁薛祥出席大会并讲话。中国工程院院士、我校校长吴义强获何梁何利基金科学与技术进步奖,实现了学校在该领域“零的突破”,填补了空白。

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    何梁何利基金科学与技术进步奖授予32位在物理、化学、生命科学、工程技术等领域取得重大科学发现或作出突出贡献的优秀科技工作者。

    何梁何利基金由香港爱国金融家何善衡、梁銶琚、何添、利国伟于1994年创立,旨在奖励中国杰出科学家,服务国家现代化建设。29年来,共遴选奖励1582位杰出科技工作者,成为我国社会力量创设科技奖项的成功范例,为激发我国科技发展的活力、培养自主创新人才发挥了积极作用。

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人造板世界的“绿色魔法师”

——记何梁何利基金奖获得者吴义强

    人人都向往拥有神奇的魔法,用不可思议的力量去实现人民对美好生活的向往。袁隆平院士以神奇的“东方魔稻”谱写了杂交水稻的神话,解决了几十亿人的温饱问题。在林业工程领域,有一位人造板世界的“绿色魔法师”,他用强大的力量,解决了一个又一个“卡脖子”问题,使得高科技含量的人造板既能下得了百姓家庭、交通工具等“生活寻常”,又能出现在人民大会堂、伊朗总统府等“国家厅堂”。

    从大别山腹地走出来的吴义强院士,从小就对天然材料有着特别的亲近。32年来,他始终怀揣一个梦想——要把中国人造板变成人造板世界里的“绿色王牌”。在他和团队的努力下,甲醛释放量最高仅有0.025mg/立方米,领跑全球;木材阻燃与抑烟叠加耦合,开创了行业先河;废弃的秸秆也摇身变成了环保板材……

时代的召唤,人民的需求

就是我们的主攻方向

    广西丰林木业集团股份有限公司生产车间内,生产线正高速作业,热压机“一开一合”,一块块平整的人造板“新鲜出炉”。生产线旁,几盆小花、绿植开得正好。

    很难想象,这是与甲醛相伴的人造板生产车间。甲醛,被世卫组织定为一级致癌物。国际标准规定≤0.03mg/立方米即可认定为“零醛排放”,该公司依托吴义强院士团队的科研成果后,生产的人造板甲醛释放量最高仅有0.025mg/立方米,领跑全球。这项技术的得来,要回溯到20世纪90年代。

    当时,我国天然林木材供需日趋紧张,人造板已成为木材的升级产品。人造板需要用胶黏剂来成板,已有100多年历史的醛类胶黏剂,因其成本低、胶黏性强、无色不留痕等优势,依旧是全球90%人造板生产的“最佳搭档”。“谈醛色变”,人造板产业曾一度被列入国家“高污染产业”。

    可要“与醛脱钩”,谈何容易!早年的人造板厂热压机前,被添加了醛类胶黏剂的人造板,只要“过机”,遇上高温的甲醛瞬间化身一股热浪,熏得人“无处藏身”。而与这个名为“游离甲醛”的“隐形杀手”作战,“连作业都没得抄”。

    1991年,吴义强从中南林业科技大学(原中南林学院)木材机械加工专业毕业后留校任教。年轻人不信邪,偏偏选择与游离甲醛较上了劲。他深入多个工厂,同一线工人一起研制胶黏剂、摸索新技术和新工艺,经常被甲醛“熏”得两眼通红,但从未萌生退意。

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    “人生万事须自为,跬步江山即辽阔”,在一次次失败后,摸着石头过河,吴义强带着团队放出两个“大招”。一是从游离甲醛源头胶黏剂下手,二是创新人造板的制造工艺技术和装备。通过调整投料、配比等方法,团队先后研究出系列新型胶黏剂,从源头上控制游离甲醛的含量。同时,通过改进制造工艺,使人造板在使用过程中甲醛不解聚,将甲醛“锁死”在板内。

    有些人,一旦走起来,就不会停下脚步。吴义强便是这样的人,刚刚取得重大突破的他,没有丝毫停歇,又瞄准了节能降耗领域。

    能耗是制约我国人造板产业的另一个重大技术瓶颈,生产能耗高达欧美发达国家的2-3倍,直接导致我国人造板产品国际竞争力差,处于国际产业链低端。吴义强带领团队砥砺攻关,创新多级联控节能制造技术与智控系统,打破多工序协同节能“卡脖子”技术国际垄断,能耗比欧美同类技术低15%左右。技术在多家大中型人造板企业推广应用,每年节能近千亿度电,相当于三峡电站两年的发电量,一降一增,便是对“时代召唤、人民需求”最生动的诠释。

翻越思想的高山,勇闯科学无人区

小小的实验室承着大大的报国情怀

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    在中南林业科技大学人造板成果展示室内,有一个小小实验台,几乎每个拜访者都会动动手“玩把火”——用乙炔喷枪分别点燃两块木板,普通木板很快燃烧冒火、气味浓烈,防火板则只是表面些许变黑,无烟更无味。

    防火板“不为火动”,内里“大有乾坤”。这得益于吴义强团队所研发的锡掺杂硅镁硼、锌掺杂磷氮硼等一系列绿色阻燃剂。这些比果冻稀一点、比水又稠一点的试剂,被均匀地混在了木材里。木材在200℃高温时会降解出可燃烧的小分子物质,温度越高、降解越剧烈。绿色阻燃剂的存在,能跟随木材不同的受热程度,分解产生不同的化学成分,阻止其燃烧,抑制有毒烟气的排放。基于绿色阻燃剂的研究成果,团队更是在世界上首次提出“木质材料阻燃抑烟功能叠加耦合理论”,研制出“固液气立体屏障协同防火技术”。

    木材燃烧是一个链式反应,需满足可燃物、氧、热量这三大条件。只要切断链条、破坏条件,就可阻止其燃烧。这好比抽掉其中一张牌,多米诺骨牌效应就无法完成。殊不知,为了尽可能精准找到那些关键的“牌”,吴义强带领团队历时近十年时间,筛选过上万种阻燃抑烟化合物,经历数千次实验,寻遍上百家企业,请教数百名一线生产技术员及专家,才有横空出世的惊人技术——即使在1300℃以上高温的火场中,木材也能长时间做到不燃烧、不发烟,防火性能全球领跑。

    目前,团队研发的防火人造板,最高水平可达到国家标准中的A2级(不燃级)。而在它之上的A1级产品,类似于本身就不能燃烧的石头,产品利用领域极为有限且罕见。

    一边是大火不入,另一边还要做到有水不入。吴义强团队再接再厉,创新醇胺网络交联防潮、无机桥联防水等技术,让人造板在高湿环境中不变形、不破坏。这样“水火不入”的人造板一问世,迅速占领高端功能人造板市场,翻过了一座座高山,在科学的无人区筑起高塔,中国人在该领域也有了自己的话语权。

坚定的步伐,坚实的底气

把梦想实现在山河大地

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    作为农业大国,我国每年的农林剩余物可达15亿吨,其中,秸秆就占了10亿吨。这些倒在农田的“垃圾”,往往被农民一把火烧了。而且秸秆自带蜡质层,传统的胶黏剂搞不定它,从国外引入异氰酸酯胶黏剂单价高达2万元一吨,价格十分昂贵。

    “明者因时而变,知者随事而制”,吴义强团队另辟蹊径,尝试将秸秆体内的有机物与无机物相结合,开创有机—无机杂化交联技术,从而有了全球首创的无机胶黏剂,成功用于生产零甲醛无机胶黏秸秆人造板,而价格只有2000元一吨。

    但这仅是变废为宝的第一步。秸秆质地蓬松,杂质成分多,套用传统人造板技术,肯定行不通。为此,吴义强团队首创“机械、气流一体化破碎分选装备与技术”,把破碎的秸秆变成粗细分明的纤维或碎料。

    新的问题又来了。无机胶黏剂因为含水量较大,施胶量是传统人造板的5倍左右,用传统铺装方法,无法达到均匀铺设的效果。于是,团队开始思考采用分级铺装,并研究出一种叫“多级钻石辊”的利器,能让施加了无机胶黏剂的秸秆纤维或碎料“落料”更均匀。

    他们甚至让秸秆“吃”上了“胶囊”。原来,无机胶黏剂固化所需时间较长,为了不影响生产效率,团队专门研究了一种“自热胶囊”,里面装了“引发剂”。当人造板经过热压机,“胶囊”破损,“引发剂”跑出来便会引发无机胶黏剂自加热。这就好比我们吃的自热饭,原理很简单,但实现起来并不容易。

    一路“升级打怪”,2018年,全球首条全自动秸秆无机人造板生产线“出道”,并建成了全球最大产能无醛秸秆人造板产业集团。1吨秸秆大约能让农民增收400元。有了这项技术,我国近5年利用秸秆超3亿吨,减少木材砍伐近2亿m3 。山更绿了,水更清了,他们在山河大地续写了绿色梦想。

仰望星空,执着追求

“大先生”有了新梦想

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    在学校的校园里,身高近1米9的吴义强总是步履匆匆。从当年那个被高考第一志愿录取的青年学子,到毕业时放弃大城市就业机会的留校教师,再到如今成为这所高校的掌门人,已经走过了36个年头。

    在吴义强的办公室里,常年放着一个“百宝箱”,那是他从学生时代就保存下来的3000多片木、竹和秸秆的切片标本。这些年来,吴义强几乎每天都要研究这些“宝贝”,常常工作到凌晨。

    “人来到这个世界上,一定要干点名堂,认准的路,我必须走到底。”吴义强总是说,要争取在短时间内推动我国人造板产业绿色低碳和整体技术达到世界领先水平。

    多汗体质的他,夏天在户外不到5分钟,满身就会被汗水浸透,但这丝毫不妨碍他常年在田野和车间奔走。他说,只有在这些地方,才能找到科研真正的方向。

    说起吴义强,妻子田文莉有些心疼:遇到了困难,他从不放弃,无论如何都要把它做好。有时候实验一次一次地做不成功,他经常通宵都不回家,一而再、再而三,直到成功为止。

    “乘风好去,长空万里,直下看山河”。和竹子打了几十年交道,吴义强也“因爱成痴”,生出了一个诗意的梦想。在他充满激情的描述中,那是一个大大的竹子科普馆,房子是竹子建的,环绕着美丽的竹园,还有竹子做的精美产品,人们在里面尽情游玩,领略神奇的木竹世界;绿色环保的竹产品走进了千家万户,一张张竹农的笑脸在眼前浮现……

来源 | 新华网 人民日报

编辑 | 叶贝贝 杨昊 责编 | 王天宏 刘一阳

审核 | 张亮 张胜利