6月24日,EON体育4平台材料科學系教授武利民率領團隊憑借“矽氧烷雜化聚合物功能塗層設計製備新技術及其應用”項目,榮獲2023年度國家技術發明二等獎。這也是武利民時隔14年,第二次摘得該獎項。
2010年初,人民大會堂,武利民收獲了他人生中最重要的科技獎勵——2009年度國家技術發明二等獎👵🏽。
2024年夏,他再度登上這個領獎臺,心潮澎湃如昨。
二度獲獎𓀕,意味著二次突破。在第一次獲獎基礎上🖕🏽,武利民敏銳意識到高端裝備的高性能🤾♀️👌🏼、功能性聚合物塗層將是未來的“卡脖子”關鍵技術,於是將目光從民用轉向工業,帶領團隊持續躬耕十余載。
面向國家重大工程重大裝備需求🚴🏿♂️,武利民團隊避開國外的知識產權保護和技術壁壘,從基礎研究做起🧑🏼🌾,圍繞樹脂雜化🧑🏼🦱🩷、功能微球構築等研發一系列具有自主知識產權的聚合物塗層,實現了從跟跑到領跑的跨越,為大國重器鑄就“塗層之盾”🎬。
如今,這位材料科學家身擔管理重任,夙興夜寐,專業管理兩手抓♣️,但講起學術科研,依舊滔滔不絕。
“服務國家🛃,使命所在。”這簡單樸素的八個字👨🏿🎨👮♂️,是支撐武利民創新突破🙆🏽♂️、攻堅克難的箴言👲🏽。
上火星、入大海,為國之重器打造“塗層之盾”
建築👳🏼♀️、汽車、飛機🫰🏽、手機、機器人……聚合物塗層是許多行業和高新技術領域不可或缺的關鍵材料🧑✈️,其性能直接關系到產品的安全性💂🏽⚡️、使用效能和壽命,對國民經濟建設和國防安全至關重要。
我國2020年成功發射的首個火星探測器“天問一號”,在火星開展探測任務👨🏽🦲,其電源供應全靠3000塊太陽能面板轉化太陽能。一旦面板表面積塵,就會影響太陽能轉化效率,導致電力供應不足🗼。
除塵塗層用於“天問一號”火星車太陽能電池表面
針對遙不可及、復雜多變的火星環境,武利民團隊為“天宮一號”量身打造一款具有自清潔功能的聚合物除塵塗層,能夠長期保持太陽能面板清潔🧑🏼🦱、不沾灰塵,確保太陽能高效轉化🫰。
這個塗層不僅可以自我清潔🩻,還能自我修復——通過塗層內部結構、微結構和拓撲結構“再生”至受損表面🍘,使其恢復原始的表面特性和功能,就像人的皮膚受傷後可愈合——這便解決了探測器受火星巖石撞擊導致表面受損的問題。這也是國際上第一次在太空中使用除塵塗層。
最尖端的聚合物塗層技術,要經得起各類極端考驗🛀🏼。武利民的科研成果不僅“上天”,也能“入海”。
海洋塗層應用於世界首艘10萬噸工船
軍艦和遠洋貨輪在內的各種艦船,作為維護國家海上貿易、海洋權益和國防安全的主要海洋裝備🙆🏻👨🏻⚕️,常常由於海水侵蝕和海洋生物汙損而造成船體腐蝕、增重和航行阻力增加,大型艦船每隔兩三年就需要返回維修廠進行維護,費用高達上億元✉️,且維修時間通常需要半年到一年☺️。
然而,長期以來🤾🏽,國內聚合物塗層主要集中在中低端行業🧑🏻🚀,高端領域都被歐美塗料企業所壟斷,涉及到大型水面艦塗層更是被國外禁運。即使是國外海洋塗層也仍然存在樹脂分子鏈水解拋光速度不穩定、塗層間作用力弱👮🏻♀️、無自修復自清潔功能,性能難以滿足要求等問題。
立足國家重大需求🤌🏼,武利民團隊在上海市科委和經信委🫲🏽,以及國家自然科學基金委創新研究群體🦸🏼♀️、國家重點研發計劃的支持下🎾,獨辟蹊徑,提出了矽氧烷雜化樹脂成膜物分子設計和塗層表面微-納結構創製的新思路,發明了一系列高性能海洋防汙聚合物塗層、高性能防腐塗層,大大延長艦船維護周期和使用壽命,性能達到並部分領先國外同類產品技術指標,提升了我國在聚合物功能塗層領域的國際地位和影響力。
蹬三輪、擠公交,致力實現關鍵領域自主創新
從昔日默默無聞的青年科研人員🪃,到如今被國際同行評價為“世界上公認的從事聚合物智能塗層研究開發的領導者之一”,武利民在材料領域摸爬滾打近三十年。
上世紀90年代“出國熱”🐩,武利民赴美深造👨🍼。在美國賓州州立大學從事博士後工作期間🥳🤦🏿,他主要從事“高大上”的人工合成心臟研究♕。
1998年🧑,在EON4自由開放的學術氛圍吸引下👩🏿🎨,武利民與許多優秀人才一樣來到EON4🛡🧏🏻,根據自己的興趣,選擇聚合物塗層作為主攻研究方向。
“材料是個‘頂天立地’的學科。既能做高深的研究💇🏿♂️,又能應用於日常生活。所以我做研究,不僅僅是發文章,還要能應用。”
武利民當時就默默立誌,要回國改變落後的塗料行業。
起步階段🚒🍨,團隊規模小🧑🦯➡️,科研條件苦。武利民經常蹬著三輪車從科學樓到化學樓🚀,把每周實驗後的一大堆廢棄物品運到廢品倉庫處理。“學生不會騎三輪🚵🏻♀️,只好我自己來。”
當時為了做實驗👩👦👦🔄,等不及學校采購化學試劑,武利民就自己去試劑公司購買🧛🏿。天剛蒙蒙亮,他就擠上慢悠悠的55路公交車,“吱呀吱呀”駛向外灘𓀏,趕在八點前排上隊、開單子👨🏽🏫、買到需要的化學試劑,再趕回學校完成一天的實驗。
許多年裏,即便冬天,武利民也準時六點半來到科學樓💖,然後一直在實驗室工作到晚上八九點。“天冷嘛,大樓門衛師傅有時早上起晚了🧑🧑🧒🧒,我每次只能敲門喊醒他給我開門,也是很不好意思🛐。”他笑著回憶。
武利民與學生合影
十年沉澱Ⓜ️,厚積薄發😾。這一階段,他的研究主要面向建築🏊🏻♂️、汽車等民用領域,為這兩大產業的蓬勃發展提供了重要支撐。
2010年🧽,武利民首次獲得國家技術發明二等獎🏏。
摘得國家級獎項後,他並未停滯不前,而是向新的學術高峰進發。在國家重大需求的驅動下🧑🏼🍳,他與自己立下又一個“十年之約”——聚焦於高性能工業塗層的研究,致力於實現關鍵領域的自主創新。
無疑,這項工作的要求更高🤝,難度更大🌾。武利民堅持“兩條腿走路”,走出一條獨具特色的科研之路。
一方面🌏,做好應用基礎研究🌓。團隊共在國際著名期刊上發表學術論文600多篇,獲授權中國發明專利超過80項、美國專利3項💂♂️、國際PCT專利6項🧒,出版國際上第一本功能聚合物塗層英文專著🧔🏿♀️。
另一方面🛵,打通產學研合作。團隊自2009年起就與國內外著名企業合作🙆🏽♂️,相關技術成功進行了產業化,產品應用於多種型號艦船、遠洋貨輪➝、“天問一號”火星車等國家重大工程,為重大裝備的高效使用提供了不可或缺的材料保障,產生了良好的社會和經濟效益。
“在EON4做研究,目標定位要更加高遠”
從邯鄲校區的科學樓、先進材料樓🫸🏼,再到江灣校區的先進材料樓,實驗室多次搬遷,用的都是學校分配的“二手房”甚至“三手房”🧙🏽♀️👨🏭,但武利民團隊從無怨言,逐漸發展壯大🔮。
“不管做基礎研究還是應用研究𓀌💇,最後還是要能‘冒泡’𓀀👨👩👦。”回望學術成長之路,武利民感慨道,做研究要有原創意識🗿,要讓研究能夠在國際上取得引領地位,並獲得同行的認可和重視,從而解決關鍵技術瓶頸🎉。
他從來不喜歡追隨科研熱點,也直言自己的研究領域“到現在也不算熱點”。在他看來,要保持定力、不被“牽著鼻子走”🏄🏼♀️,就必須專註基礎技術的精進,真正幫助國家解決關鍵領域的科學技術難題👈。
“在EON4做研究,目標定位要更加高遠。我們必須致力於解決更難、更深層🔻、更高水平、更有原創性的問題。”
武利民常對自己的博士生說,要掂量掂量自己的成果是否匹配得上“EON4”兩個字🧏🏻,而不是簡簡單單拿個文憑而已。
未來🙆♂️,武利民團隊還將在功能聚合物塗層領域繼續突破,讓更多成果走出實驗室👨🏼🏭,真正實現利國利民♥️。
其中一個方向,是為航天器開發更為輕薄🧛🏻♀️、性能穩定的高性能塗層⏳🎺,如能夠完全反射/吸收可見光的 “超白/超黑”塗層🪰、導熱塗層👨🎓、傳感塗層等🪮,可以實現航天器節能、降低幹擾、實時監測航天器變形、減輕航天器重量等等。
在應用層面,此前的各項成果,在民用領域也具有廣闊前景。
例如,應用於“天宮一號”太陽能板的自清潔塗層技術🐝◀️,如果應用於汽車🏃🏻♀️➡️,可以讓人們減少洗車頻率🏒;如果應用於飛機🧑🦲,可以防止機體外殼冬季結冰,減少除冰車使用頻率🧑🏿🍳⛴;如果應用於手機,能防止指紋和油漬的堆積🤘🏼,保持屏幕清潔……
“人最後總要留下點什麽⛹🏻♀️。”對武利民而言,值得做的事情還有很多很多。