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发挥材料创新优势,加快应急科研攻关——松山湖材料实验室抗疫纪实2
发布时间:2020-03-25 浏览:449 次

不久前,松山湖材料实验室(以下简称“材料实验室”)于杰教授带领的新型纤维团队,克服多项技术难题,成功研制出新型高性能口罩滤材,为解决制约口罩产能提升的瓶颈问题提供了新途径。面对疫情蔓延,在确保科学防疫和有序复工的前提下,材料实验室发挥技术与人才优势,紧急启动多项防疫相关项目开展科研攻关,并通过各种方式发挥科研抗疫的重要作用,努力做到防疫科研两手抓、两不误。

 

创新思路解难题

成功研制新型高性能口罩滤材

 

“静电纺丝制备纳米纤维这块我们有15年以上的研究基础,相关积累还是比较多,但真正着手去做这件事的时候发现困难重重。”3月20日,松山湖材料实验室新型纤维团队带头人于杰教授感叹道。就在前一天,他刚刚带领团队攻克一系列技术难题,成功研制出了新型高性能口罩滤材,有望替代传统的熔喷布,受到广泛关注。

受疫情影响,一月下旬以来国内口罩供应紧张,一度出现“一罩难求”的局面。许多厂家紧急增产、转产,口罩产能迅速提升。然而受限于原材料供应,实际产量提升一度受限,其中关键材料就是熔喷布。

于杰介绍道,由于熔喷布本身孔径仍然较大,需要经过静电处理,通过静电吸附提高颗粒过滤能力,然而这又导致遇到水汽就会逐渐失效,“这也是为何建议每佩戴4个小时就要更换口罩的原因”。

从多年研究经验出发,他意识到纳米纤维可以很好避免这些问题。纳米纤维本身直径仅200到500纳米之间,比熔喷布材料细一个数量级。“比方说过去一根放纤维的地方现在可以放一百根,孔径更小,颗粒进去被层层阻挡,过滤效果更好。”于杰说到,由于是纯物理阻挡,纳米纤维滤材更稳定不易衰减,可以多次反复使用。

理论上说得通,但实际研制却遇到问题。“实际去做的时候发现这个领域过去并没有系统性研究,用哪种高分子材料?如何做防水?寿命与选材和结构有什么关系?这些没有文献可查,没有现成案例可参考,只能去不断试错、不断摸索。”于杰说道。

随后,他和团队成员们开始每天泡在实验室,熬夜和加班成为常态,先后克服了材料、试制等诸多困难,用了不到两周的时间,成功制备出满足应用要求的纳米纤维滤材。经第三方权威机构广州检验检测认证集团有限公司(国家认证)检测,过滤指标满足KN95口罩国家标准。

研制成功后,整个团队并没有松口气,几天内已经不断改进数个版本,并加速推进成果的产业转化。“我认为这是一个好的开端,纳米纤维很可能就是下一代口罩的方向。如果能早日应用,对国家和社会来说都是一件好事。”于杰说道。

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科技支撑助抗疫

紧急启动5项防疫相关科研项目

 

口罩滤材上率先取得的突破,其实是松山湖材料实验室近期以科研助力抗疫的一个缩影。

作为广东省首批建设的四家省级实验室之一,松山湖材料实验室自从挂牌成立以来,以应用为导向,聚焦于新型材料研发,汇集了一大批材料领域的尖端人才,迅速形成了多项重要的研究成果。其中,汪卫华院士、李明星博士后、柳延辉研究员团队的研究成果还入选“2019年度中国科学十大进展”。实验室在技术成果转化应用方面也初步探索出了一整套有效模式。

疫情面前,材料实验室能有何作为?材料实验室负责人表示:“疫情发生后,实验室在做好疫情防控基础上,从抗疫需求出发,集中力量展开应急科研攻关,多个防疫相关的科研项目同时推进。”

包括于杰教授团队开展的电纺纳米纤维膜防护口罩制造技术在内,深紫外LED杀菌光源关键技术和产品开发、高聚光深紫外LED封装技术及其消毒杀菌防护透明面罩、智能化现场快速核酸检测设备、应急用聚丙烯熔喷料增产技术等5个科研项目被予以紧急启动。

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实验室第三代半导体团队响应广东省科技厅会同省卫健委组织的紧急征集新冠病毒感染防治技术和产品工作,针对性研发超大光功率深紫外面光源模组,该团队申报的“深紫外LED杀菌光源的关键技术研究和产品开发”项目获得省财政经费支持。

“新型冠状病毒对紫外线和热敏感,紫外线能破坏病毒的RNA。深紫外LED杀菌光源输出光功率大、单位面积辐照度高,可有效对空间和物体表面杀菌消毒,适用于医院,办公室,家庭和学校等环境。”该团队王维昀研究员介绍,目前该项目已进度过半,预计一个半月左右可以完成产品研发工作。未来,团队计划将此项目以合作或技术转移的方式实现产业化,为新冠病毒防治做出贡献。

此外,实践证明,对感染病人“早检测、早发现”是疫情防控的有效手段。材料实验室北京分部陆俊研究员团队通过研制呼气溶胶病毒采样与核酸检测一体设备,解决当前新冠病毒采样与核酸检测存在的人员暴露和交叉感染风险问题,提高了呼吸道病原体检测测试结果准确性。

材料实验室负责人介绍,目前这些重要项目都在加紧研制攻关,争取早日实现实际应用,为疫情防控提供有效的科技支撑。

 

资源共享促科研

公益网课覆盖全国数十所高校院所

 

除了科研攻关,材料实验室还拓展了科学抗疫的新渠道。2月下旬,一个特殊的线上培训班被组建起来,班级讲师都是材料实验室经验丰富的一线专家,而听课的学生,则分散在全国各地。

这是由实验室材料计算与数据库平台举办的“材料计算与超算应用系列”网上培训,通过向湖北武汉以及其他受疫情影响地区的科研院校免费提供高性能计算资源和服务,帮助被困家中的学生、教师、科研人员,利用超算资源尽可能地恢复科研工作。

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“这段时间学校服务器无法使用,原本的研究计划被打乱了。”武汉华中科技大学刘久钊博士,疫情期间一直待在武汉,偶然在网上看到课程信息就报了名,几天的课程下来,他感觉收获颇多。

“课程期间我做了笔记,有一些不太明白的地方还提了问题。印象中孟胜老师讲的很好,而且整个课程会讲一些和计算机相关的基础概念,像我这种物理科班出身的,对计算机可能没那么了解,所以能学到很多。”

据统计,全国各地有超过200名师生及企业研发人员全程参加了此次在线培训,涵盖了国内数十家高校及科研院所。

在为这些学员提供线上培训资源的同时,材料实验室也充分利用疫情期间的宝贵时段,开展多场网络直播授课。例如,实验室常务副主任陈东敏领衔,为员工开设了为期一周的“技术创业系列培训”课程。课程主要讲解了国内外知名高校与硅谷高科技公司在科技创业、知识成果转化方面的有益经验。

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“陈主任对于科技成果转化方面的认识或经验是相当全面的,这点让我非常钦佩。课程非常系统化地讲到了成果转化需要考虑的问题。”实验室骨水泥研究团队成员方灿良说道,“成果转化、企业运作、知识产权保护,这些都是非常重要的知识,而恰恰又是科研团队所欠缺的。”

方灿良节后从外地返回后,利用隔离时间全程参与了课程,有多年企业工作经验的他对课程的实用性非常肯定。他介绍道,这次课程也在专利保护方面给了团队启发,近期他们已经正式向国家知识产权局提供了第一份专利申请,第二份专利申请也将很快提交。

 

坚守岗位保运转

克服影响推进团队项目新进展

 

“我们在做一个陶瓷材料耐久性的腐蚀评价,由于是在氢气环境下进行,存在安全隐患,每隔三四天需要过来检测一下实验状态是否正常。”实验室先进陶瓷团队刘会军,疫情期间还频繁出现在实验室。

他表示,由于研究的特殊性,每次实验需要持续500多个小时,一旦中断就要重新开始,因此他今年原本就准备在东莞过春节。好在春节期间实验进行得很顺利,各项数据比较理想,第一组实验已在正月初九完成。刘会军说,最近团队的同事都已经到岗,研究按正常计划开展。

先进陶瓷研究团队,他们原本是研究一种导电性和稳定性出色的新型陶瓷材料,可以用于电解水或者锂电池电极等领域,希望推向市场。经过这次疫情,他们又有了新的思路。

“经过跟企业交流以及初步测试,我们发现陶瓷电极材料用于电解次氯酸钠制备84消毒液,比目前市场上使用的电极成本低很多,市场前景看好,所以我们准备在应用上做些研究,同时也能给国家抗疫做一些贡献。”刘会军说道。

与刘会军情况相似,催化材料团队的艾远飞也留守东莞,整个春节期间每天都要到实验室的设备前看一看。“因为实验不能停,设备里面持续通一些气体,要观察是否状态异常变化或者温度过高。”

艾远飞说,所幸年前就考虑到假期较久,团队已经提前将原材料等都准备妥当,因此实验没有受到疫情太大影响。最近其他同事返岗后,各项工作已经恢复正常。

此外,中子科学平台王采林研究员,春节期间也一直在坚持开展闪烁体中子探测器研发;而实验室优秀党员、先进陶瓷团队曾潮流研究员1月30日就返莞工作,并找寻采购渠道,细心地从外地带回一批口罩给团队成员。

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疫情期间,材料实验室很多科研人员坚持在岗,保障了研究工作的正常运转。在他们带动下,实验室内也形成了同心抗疫的良好氛围。

 

统筹部署全动员

齐心协力筑牢疫情防控线

 

材料实验室旗下的松山湖材料科技发展有限公司副总经理刘新军,平时的主要工作就是与科研成果转化打交道,然而这次他却换了一个新身份,承担起了实验室疫情防控和复工临时领导小组副组长的职责。

“这么多年也没遇见过这样的疫情,突然需要做一些疫情防控的准备确实不容易。”刘新军是西安人,离家很远的他平时难得与家人见面。今年他原本订好了春节前返乡的高铁票,然而得知武汉出现疫情的消息后,考虑到实验室的工作,他立即退掉了车票,改为接家人到东莞团聚。

1月下旬,国内疫情快速蔓延,广东省也于1月23日启动重大突发公共卫生事件一级响应。抓紧做好疫情防控工作,保障实验室各项工作安全有序进行,成为实验室面临的最紧迫任务。

为应对疫情,实验室先后成立新型冠状病毒感染的肺炎疫情临时领导小组、疫情防控和复工临时领导小组,实验室常务副主任陈东敏担任疫情防控总指挥、领导小组组长,多次线上开会部署实验室疫情防控和复工复产等工作。

“后来情况还是比我们想象的严重。开会布置以后马上就要准备物资、开展人员管理等方面工作。年前很多同事都已经回家了,就由我来负责组织开展。”刘新军回忆道,最初对新冠病毒认识有限,参照SARS的情况采购了一些口罩、消毒酒精、测温枪等物资,后来又按照相关指引设置了隔离间。

时间紧急,物资采购困难,人手不足,实验室留莞的几个后勤部门同事,以及仍在东莞的科学家赵金奎等都加入到小组之中。经过多方努力,最终筑起了实验室防控疫情的第一道防线。

2月10日,实验室正式复工,大批同事从外地返回,暂时在小区内居家隔离14天,在此期间,小组又承担起了为这些同事送餐的工作,最多的时候一次要送一百多份饭。材料实验室正式复工的时候,防控小组组员李明已经连续工作了半个月,在给隔离员工配送午餐后,被同事发现在送餐车上“偷偷”打盹。照片发到群里后,同事们即心疼又敬佩。

好在随着返岗人数增多,参与防控的人手也多了起来。实验室党员钟雨晴春节期间也在东莞,返岗后,她主动加入到了实验室成立的党员志愿服务队中。“大家都主动站出来,帮隔离期的同事送饭,或者参与党员值班岗,在实验室出入口值班,帮忙测体温或做一些人员管理工作。”钟雨晴说,虽然是一些微小的工作,但是特殊时期能为实验室出一份力,很有收获感。

 

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防疫复工两手抓

争分夺秒推动各项工作回正轨

 

高层次人才队伍建设取得突破,两院院士增至10人;创新样板工厂培育成果显现,多个项目进入产业化阶段;与国内外一流科研单位共建高水平科研平台,并承担多项国家重大科技攻关项目……2019年,松山湖材料实验室各项工作快速推进,成绩颇多。

然而,新的一年,实验室仍然有大量重要工作亟待开展,必须尽快克服疫情影响,争分夺秒使各项工作尽快回到正轨。

多孔陶瓷团队于2月6日开始布置筹划位于大岭山福林工业园的实验厂房,组织员工测试实验设备、检查实验环境等,目前已顺利实现复工。近期,随着疫情形势好转,材料实验室复工复产进度进一步加快。截至3月19日,除个别湖北地区员工未返回外,实验室已有291人顺利复工,复工率达96%。并且在整个疫情期间,实现全员零感染。

在加强疫情防控的同时,实验室积极动员科研人员提交国家、省、市项目建议书,组织国家自然科学基金委项目申报,组织征集“十四五”重大研发需求建议,协调推进第三批项目评审等,各项科研工作逐渐步入正轨。

于去年正式动工的实验室一期工程项目,今年处于关键建设期。在市镇两级多部门介入协调和实验室领导小组推动下,工程项目部一手抓疫情防控,一手抓项目复工开工,包车接员工返岗有序复工。施工单位也及时调整工程总进度计划,查缺补漏,完善工序,合理穿插,第一时间缩短延误工期,避免施工过程中返工等现象。

实验室相关负责人表示,接下来,实验室复工临时领导小组将继续做好统筹谋划和组织工作,确保实验室有序顺利复工,力争今年各项工作实现良好开局。