中国工程院院士蹇锡高:新型高性能材料服务国家发展重大需求

编者按 5月11日,由《中国化工报》社有限公司和潞安化工集团有限公司主办的2024山西能源·化工高质量发展科创大会在太原举行,政府部门领导、院士专家及企业家代表齐聚一堂,激荡思想、启迪智慧。中国工程院院士、大连理工大学教授蹇锡高在会上做专题报告,特分享如下。

中国工程院院士蹇锡高:新型高性能材料服务国家发展重大需求

  材料是科技的一切载体,一代材料一代装备,新材料是整个制造业转型升级的产业基础,是我国七大战略性新兴产业之一。目前我们已进入复合材料和功能材料时代,很多重要领域需要轻质、高强、耐高温、耐腐蚀的材料。高分子材料包括塑料、橡胶、纤维等等,其中塑料以耐热温度等级分为通用、普通工程、新型高性能工程塑料3种。

  高性能工程塑料是在上世纪60年代国际军备竞赛促使下发展起来,是发展高新技术增强国力所不可或缺的一类高分子材料,长期以来受西方发达国家垄断。它的发展,将对我国经济先导性产业和高端制造及国防工业,产生深远影响。

  振兴民族工业,需要做我国自己的高性能工程塑料。

  结构决定性能,我们从分子结构设计出发,针对传统高聚物不能兼具耐高温和可溶解的技术问题,首创性地研制出了结构全新的二氮杂萘酮联苯酚单体,进而研制成功含二氮杂萘酮联苯结构的系列新型高性能树脂,既耐高温又可溶解,高强度、高绝缘、抗辐射,综合性能优于国外产品。采用这一研究成果制成的工程塑料不但满足了航天航空等对高性能高分子材料的要求,也结束了西方国家在技术上和材料上的长期垄断地位。

  结构决定性能,我们以聚合物改性和耐热高分子材料为研究方向,从分子结构设计出发,坚持结构创新、工艺创新,研制新单体和新聚合物,研究合成反应路线,合成工艺,反应动力学和机理,研究聚合物的结构/性能关系,开发综合性能优异的新型耐热高分子材料,并开展新型高分子材料的加工应用技术研究。创造性地总结出“全芳环非共平面扭曲的分子链结构可赋予高聚物既耐高温又可溶解的优异综合性能”的分子设计思想。首创性地研制成功含杂萘联苯结构新型高性能工程塑料,既耐高温又可溶解,是目前耐热等级最高、综合性能最优的可溶性高性能工程塑料,这项成果属国际首创,处于国际领先水平,使我国在高性能工程塑料领域实现了从跟跑到领跑的目标,可广泛应用于航空航天、核能、电子电气、石油化工、精密机械、环保等领域。

  制备的大功率推力轴承瓦通过验收,解决了大功率核主泵水润滑轴承瓦国产化的技术难题;制备的航空发动机高速止推轴承,在轴承表面不涂覆润滑剂的条件下,通过高速12000转/分、连续6000小时运行工程强化考核验收,质量仅为铜合金的1/5;成功应用于无油涡旋泵的动涡卷材料中,满足涡旋压缩机中关键部件对高温和耐磨的严苛要求。

  研究获2003年度国家技术发明二等奖和2011年国家技术发明二等奖、2015年中国专利金奖、2016年日内瓦国际发明展特别金奖在内的十余项省部级以上科技奖励。获30项发明专利,2项专利被评为世界华人重大科技成果, 12项技术已产业化。

  料要成材,材要成器,器要好用。产学研一体化,不是口号,而是要让我们的科研成果,从实验室走向工厂,再从工厂走向市场。我们已有年产100吨规模的新型高性能树脂合成中试基地、年产500吨规模的工程化生产装置和高性能树脂及其复合材料深加工应用示范研究中心,年产2000吨规模的生产线正在建设中。实现了从开发、生产到应用的一条龙配套发展,应用领域正迅速扩展。不仅在高技术尖端领域应用,还广泛推广到众多民用领域。

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