中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所(簡(jiǎn)稱長(zhǎng)春應(yīng)化所)科技館內(nèi),有一份特殊的手稿。
那是20世紀(jì)50年代末,在注意到國(guó)際上剛剛開(kāi)始高分子輻射化學(xué)這一交叉學(xué)科研究之際,老一輩科學(xué)家錢(qián)保功先生向國(guó)家率先建議開(kāi)展這方面工作而親筆書(shū)寫(xiě)的信件。
它不僅是老一輩“熱縮人”開(kāi)辟高分子輻射化學(xué)研究的歷史的記錄者,前輩科學(xué)家的奮斗與進(jìn)取精神的傳揚(yáng)者,更是青年一代成長(zhǎng)與跨越的見(jiàn)證者。
瞄準(zhǔn)“記憶”材料前沿主動(dòng)攻關(guān)
提及熱縮材料,不得不說(shuō)的就是其具有的“特異功能”——形狀記憶效應(yīng)。
為了便于理解熱縮材料的制備原理,長(zhǎng)春應(yīng)化所高分子復(fù)合材料工程實(shí)驗(yàn)室主任、研究員冉祥海給我們舉了個(gè)簡(jiǎn)單的例子。
比方說(shuō),用輻射改性技術(shù)將線性材料織成的一件毛衣,變成了立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。本來(lái)這件毛衣是要給瘦人穿,但現(xiàn)在經(jīng)加熱后,給胖人穿上了,就被撐大了,這時(shí)給這件毛衣迅速冷卻使其定型,然后再通過(guò)施以一定熱量等方式,這件毛衣便自動(dòng)收縮,恢復(fù)到最初的瘦人穿著狀態(tài),這樣毛衣就具有了“形狀記憶”功能。這就是異形狀熱縮材料的制備原理。
“當(dāng)然,真正熱縮材料的生產(chǎn)要復(fù)雜的多,需要?dú)v經(jīng)混配、成型、輻照、擴(kuò)張、后處理、涂膠等一系列工藝。”冉祥海指出。
憑借獨(dú)特的“形狀記憶效應(yīng)”,熱縮材料可用于制作熱收縮管材、膜材和異形材,通過(guò)加熱收縮包覆在物體外表面,能起到耐壓絕緣、防水、防潮、環(huán)境密封、機(jī)械固定、應(yīng)力消除和系統(tǒng)接續(xù)等作用,因而在電力、通訊、電子、汽車、船舶、航空、航天及核能等多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
世界上最早的熱縮材料誕生于1959年。這一年,美國(guó)科學(xué)家A. Charlesby及其學(xué)生Pinner為美國(guó)Raychem公司申請(qǐng)了聚乙烯熱縮管的第一個(gè)專利,從而開(kāi)辟了熱縮材料的新紀(jì)元。
1958年,在錢(qián)保功先生的倡導(dǎo)下,我國(guó)第一個(gè)高分子輻射化學(xué)研究室在長(zhǎng)春應(yīng)化所成立,率先在全國(guó)開(kāi)展了輻射化學(xué)的基礎(chǔ)研究工作。
20世紀(jì)60年代初,在錢(qián)保功、齊翠珍及孫家珍等老一代科學(xué)家的努力下,研究隊(duì)伍不斷壯大,并在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)展了劑量學(xué)、輻射聚合、輻射接枝、輻射交聯(lián)等輻射化學(xué)領(lǐng)域的研究,取得了一批高水平的科研成果和論文。
其中,20世紀(jì)60年代末研制的第一代熱縮材料——熱收縮聚乙烯管被成功應(yīng)用于中國(guó)第一顆人造衛(wèi)星“東方紅”上,在護(hù)佑國(guó)家安全的同時(shí),也用自主創(chuàng)新彰顯了大國(guó)實(shí)力。
為了發(fā)展輻射加工工業(yè),長(zhǎng)春應(yīng)化所團(tuán)隊(duì)牽頭籌建了我國(guó)第一個(gè)輻射中試基地,奠定了熱收縮材料在我國(guó)研制生產(chǎn)的基礎(chǔ),成為我國(guó)熱縮材料的發(fā)源地。
20世紀(jì)70年代初,長(zhǎng)春應(yīng)化所積極承擔(dān)了國(guó)家工程石油管路防腐工作,開(kāi)展了輻射交聯(lián)聚乙烯片、帶、膜的研究,應(yīng)用于石油輸油管道防腐工程。
多年來(lái),科研團(tuán)隊(duì)始終堅(jiān)持自主創(chuàng)新,在不斷壯大多種系列熱縮材料科研實(shí)力的同時(shí),也為打破國(guó)外技術(shù)封鎖、解決國(guó)家建設(shè)急需的技術(shù)瓶頸,付出了艱辛的努力。
駛?cè)氘a(chǎn)業(yè)化發(fā)展快車道
改革開(kāi)放初期,在國(guó)家電力領(lǐng)域的建設(shè)中,我國(guó)普遍采用的是20世紀(jì)五六十年代的老工藝、老產(chǎn)品,造價(jià)高、質(zhì)量差、壽命短,很大程度上阻礙了國(guó)家電力工業(yè)的發(fā)展。
為滿足國(guó)家一些重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目的急需,熱縮材料不得不依賴進(jìn)口。這一項(xiàng)目引起了美國(guó)某大公司的注意,該公司隨后提出要以9:1的利潤(rùn)分成和成果不轉(zhuǎn)讓的條件,同我國(guó)一個(gè)廠家合作生產(chǎn)這種產(chǎn)品。
“這種‘卡脖子’的技術(shù)遭到了全面封鎖。老一輩熱縮人如何依靠自己的力量,盡快實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破,研發(fā)出系列產(chǎn)品滿足國(guó)家的重大需求,就成為了當(dāng)務(wù)之急。”講述這段歷史時(shí),冉祥海百感交集。
然而,中國(guó)知識(shí)分子的強(qiáng)烈責(zé)任感和民族自尊心在長(zhǎng)春應(yīng)化所科研人員的身上凝聚成一股強(qiáng)大的力量。
1983 年,長(zhǎng)春應(yīng)化所承擔(dān)了國(guó)家“六五”攻關(guān)項(xiàng)目“多相聚合物輻射交聯(lián)熱收縮材料電纜附件”的研究。這是一項(xiàng)為發(fā)展我國(guó)電力、通訊、航空、航天工業(yè)服務(wù)的應(yīng)用研究。
科研團(tuán)隊(duì)夜以繼日地投入了研制工作,找資料、查文獻(xiàn)、做試驗(yàn), 在規(guī)定時(shí)間內(nèi)不僅拿出了任務(wù)要求的材料配方,還攻克了工藝設(shè)備難關(guān)。
1985年,該研究終于獲得了成功,為鑒定會(huì)提供了成套樣品實(shí)物, 提前通過(guò)了國(guó)家級(jí)鑒定。專家們認(rèn)為, 長(zhǎng)春應(yīng)化所研制的“輻射交聯(lián)熱收縮材料電纜附件”質(zhì)量達(dá)到當(dāng)時(shí)國(guó)際同類產(chǎn)品先進(jìn)水平。該成果榮獲了1986年中國(guó)科學(xué)院科技進(jìn)步獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)。
“這是具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、國(guó)內(nèi)首次從化學(xué)配方研究開(kāi)始到加工成型工藝,再到輻照工藝及擴(kuò)張工藝全過(guò)程自主獨(dú)立創(chuàng)新的成果。”冉祥海表示,它打破了美國(guó)Raychem公司產(chǎn)品一統(tǒng)天下的局面。
作為國(guó)家研究所,決不能走只出成果,不見(jiàn)實(shí)效的學(xué)院式研發(fā)老路。這是每一個(gè)長(zhǎng)春應(yīng)化所團(tuán)隊(duì)成員的共同心聲。
1986年,長(zhǎng)春應(yīng)化所熱縮材料廠成立。“盡管困難重重,但有了攻關(guān)的基礎(chǔ),科技人員的努力,加上所領(lǐng)導(dǎo)的重視,當(dāng)年底就取得了50萬(wàn)元產(chǎn)值。”冉祥海說(shuō)。
初戰(zhàn)告捷無(wú)疑讓大家信心倍增?蒲腥藛T決定乘勢(shì)而上,不懈奮斗,這進(jìn)一步加速了熱縮材料的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展進(jìn)程。
1994年,長(zhǎng)春熱縮材料股份有限公司(CIAC)成立,為熱縮材料產(chǎn)業(yè)化、規(guī);蛳铝嘶A(chǔ)。3年后,隨著“長(zhǎng)春熱縮”股票在上海證券交易所上市,長(zhǎng)春熱縮材料股份有限公司成為中科院第一家所辦企業(yè)上市公司。“輻射交聯(lián)熱收縮材料研究生產(chǎn)及推廣應(yīng)用” 1997年獲中國(guó)科學(xué)院科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。通過(guò)股權(quán)社會(huì)化改革,2002年7月,“長(zhǎng)春熱縮”更名為“中科英華”,從此步入產(chǎn)業(yè)發(fā)展的快車道。
除了中科英華,長(zhǎng)春應(yīng)化所還與深圳科技工業(yè)園總公司共同注資于1986年在深圳科技工業(yè)園成立了深圳長(zhǎng)園應(yīng)用化學(xué)有限公司。歷經(jīng)30余年的發(fā)展,該公司已成為國(guó)內(nèi)熱縮材料的龍頭企業(yè)。
當(dāng)然,由熱縮材料衍生的上市公司如“沃爾核材”及“深圳宏商”和產(chǎn)業(yè)實(shí)體還有不少。他們不僅為科研院所帶來(lái)了高數(shù)額的股權(quán)收益,也不斷反哺著科研及其相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。
在傳承中超越
冉祥海至今都無(wú)法忘記老師孫家珍先生在生產(chǎn)一線,手把手傳道授業(yè)解惑的場(chǎng)景。
“即使臥在病床上,老先生都不忘科研使命,始終叮囑我們要精益求精,好好完成國(guó)家的重點(diǎn)型號(hào)任務(wù),他對(duì)科研的情結(jié)與奉獻(xiàn)精神無(wú)不讓我動(dòng)容。”說(shuō)到這里,冉祥海激動(dòng)難抑。
心系熱縮報(bào)國(guó)志,矢志不渝譜華章。老一輩科學(xué)家們報(bào)效祖國(guó)、勇挑重?fù)?dān)、追求科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的精神,正是通過(guò)這樣的言傳身教在潛移默化中影響了青年一代的成長(zhǎng)。
如今,在熱縮材料領(lǐng)域摸爬滾打25年之久的冉祥海正帶領(lǐng)著團(tuán)隊(duì),圍繞國(guó)防領(lǐng)域的戰(zhàn)略需求,發(fā)揮團(tuán)隊(duì)在高分子輻射改性技術(shù)方面的技術(shù)積累與優(yōu)勢(shì),持續(xù)開(kāi)展相關(guān)材料的研究與技術(shù)提升,實(shí)現(xiàn)了多系列高端熱收縮密封防護(hù)材料及配套密封膠的國(guó)產(chǎn)化,形成齊全的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化的多系列高端熱收縮防護(hù)材料及配套密封膠體系數(shù)據(jù)庫(kù)及應(yīng)用指導(dǎo)手冊(cè),并廣泛應(yīng)用于航空、航天、船舶及核電等多個(gè)領(lǐng)域。
隨著國(guó)家對(duì)軍民融合工作的不斷重視,科研團(tuán)隊(duì)也積極推進(jìn)熱縮先進(jìn)材料在民用領(lǐng)域的拓展,發(fā)展軍民兩用材料與技術(shù)。
比如,中科英華在長(zhǎng)春應(yīng)化所技術(shù)的支持下,共同完成了核級(jí)熱縮電纜附件的升級(jí)換代,相關(guān)制品已經(jīng)取得核安全局頒發(fā)的設(shè)計(jì)及制造許可證,是國(guó)際上第二家能夠生產(chǎn)核級(jí)電纜附件的企業(yè),產(chǎn)品已應(yīng)用于福清、田灣等二代半技術(shù)的核電站,三門(mén)及海陽(yáng)AP1000示范項(xiàng)目三代技術(shù)的核電站,防城港“華龍一號(hào)”三代技術(shù)核電站及山東榮成高溫氣冷堆。
在軌道交通領(lǐng)域,動(dòng)車組27.5KV高壓電纜總成用特種熱縮材料是鐵路軌道交通裝備電傳動(dòng)技術(shù)的重要組成部分,設(shè)計(jì)涉及到高壓絕緣技術(shù)、絕緣材料技術(shù)、制作工藝技術(shù)和高壓試驗(yàn)技術(shù)等,經(jīng)過(guò)兩年的試驗(yàn)開(kāi)發(fā)已經(jīng)可以全部替代美國(guó)TE公司和日本日立公司的產(chǎn)品,打破了國(guó)外技術(shù)封鎖,完成了系列材料的國(guó)產(chǎn)化。同時(shí)低壓防護(hù)熱縮材料已應(yīng)用在路軌電信號(hào)傳輸及電氣化機(jī)車的電路保護(hù)上,可以起到絕緣密封及電磁屏蔽防護(hù)的功能。
“從整體來(lái)看,世界高端的熱縮材料市場(chǎng)目前仍處于快速發(fā)展階段,我國(guó)也不例外,高端熱縮材料產(chǎn)品系列在不斷擴(kuò)展,材料體系在更新?lián)Q代,關(guān)鍵性能提升,未來(lái)需求潛力巨大。”冉祥海指出,我國(guó)隨著“一帶一路”倡議進(jìn)入全面展開(kāi)的新階段,國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)和國(guó)際范圍的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移,中國(guó)企業(yè)將在海外獲得前所未有的發(fā)展機(jī)遇,預(yù)計(jì)新一代高鐵、下一代輕量化地鐵、新能源汽車與核能等清潔能源電力建設(shè)等將成為我國(guó)高端熱縮材料未來(lái)增長(zhǎng)速度較快的領(lǐng)域,從而有望拉動(dòng)我國(guó)熱縮材料行業(yè)進(jìn)入新一輪高成長(zhǎng)期。
認(rèn)清發(fā)展形勢(shì),才能順勢(shì)而為,主動(dòng)尋求突破。接下來(lái),“長(zhǎng)春應(yīng)化所將傳承老一輩熱縮人的工匠精神,堅(jiān)持理想、追求卓越、專業(yè)專注、精益求精,深入開(kāi)展應(yīng)用基礎(chǔ)研究工作,完善系列高端熱縮材料的制備技術(shù),拓展系列制品的應(yīng)用領(lǐng)域,圍繞軍民融合的發(fā)展方向,不斷前行。”展望未來(lái),冉祥海信心十足!