一根小小的纤维,究竟能用来做什么?
在天津科技大学生物基纤维材料全国重点实验室,中国工程院院士程博闻教授团队成员们正在一台打浆机前忙碌着。在这里,麦草、芦竹、汉麻等看似普通的生物质原料,经过蒸煮、研磨和绿色化学处理,便能“变身”为光滑柔软的绿色生物基新材料——“莱赛尔纤维”(Lyocell)。它既可以制造百姓衣橱里的舒适面料,也是飞机轮胎的关键增强材料,更可以用于现代工业制造的核心部件,成为支撑现代制造业发展的新材料。
曾几何时,这项核心技术长期被国外企业垄断,国内高端市场几乎完全依赖进口。面对国外严密的技术封锁,天津科技大学科研团队从基础理论出发,用20年时间系统攻克了纤维素高效溶解、绿色纺丝成形、溶剂闭环回收等全链条关键技术,打通了从实验室到产业化的完整路径,不仅成功掌握了莱赛尔纤维的全套制备工艺,还建成了首条拥有完全自主知识产权的万吨级生产线,产能跃居全球前三,为中国在全球生物基纤维新材料领域赢得了重要话语权。
这一突破的背后,是团队数十年如一日对原始创新的执着坚守。程博闻院士团队成员、天津科技大学轻工科学与工程学院青年教师杨硕告诉记者,立足生物基纤维材料,团队坚持聚焦国家重大战略需求,集中攻关工业高强丝、碳纤维等“卡脖子”材料,进一步开发出了阻燃、抗菌等多种功能的莱赛尔纤维及制品,并积极对接天津大飞机、大火箭等高端制造工程,深度融入国防、军工、航空航天、医疗健康等多个关键领域。多项相关技术已在天津实现产业化落地。
不仅如此,实验室里,一批更具前瞻性的新材料正在“排队”走向市场:新型熔喷材料可用于高效空气过滤与医卫防护;电解水制氢隔膜材料支撑绿氢产业发展,并已服务于国家重大能源项目;曾长期被外国公司垄断的超音速闪蒸非织造材料,也已经实现技术突围,完成中试并启动产业化。
“生物基纤维原料来源广泛、可循环再生,且具备显著的碳汇属性,是实现‘双碳’目标的重要技术路径。”程博闻表示,实验室已经为未来制定出了清晰的发展路线图:用5—10年时间,将新溶剂法纤维素再生纤维原料自给率提升到30%,全面实现原料自主可控与全产业链绿色制造。用一根纤维,织就更加自主、绿色、强大的中国制造的未来。
如果说新材料关乎“国之重器”,那么食品营养与安全则直指“民之根本”。在天津科技大学食品营养与安全全国重点实验室,师生们正将科技创新的触角从广袤乡村延伸至每一个家庭的厨房。
在这里,实验室更像一座“迷你版”的现代化工厂。
饮料生产线上,一瓶瓶软儿梨功能性复配饮料在学生的操作下灌装下线;一旁的肉制品生产线,红花牛肉肠、牛肉海参复配水饺正在进行试制;焙烤工艺实训生产线旁,学生们正在开展功能性饼干中试试制试验……这里既是大学课堂,更是实验室成果走向市场迈出的第一步——通过中试的初步放大,创新成果面临着第一道生产考验,而学生则在全程参与产学研融合的全过程,在更贴近生产一线的实践中磨炼真本领。
原始创新不仅体现在产品开发,更融入人才培养全过程。依托新工科实践教学基地和“新工科+产教融合”模式,天津科技大学与康希诺、华熙生物、丹娜生物等本地龙头企业共同建设生物医药现代产业学院。学院实验班培养出来的人才连续两年实现100%高质量就业。
“我们不仅要教会学生做实验,更要培养他们将科研成果转化为市场产品的综合能力。”生物工程学院教授滕玉鸥表示,把企业的真实需求引入到课堂,更利于培养学生解决复杂问题的工程能力——当产业需求变成竞赛题目、实验项目、生产实训,学生相应地从“学知识”转向“强能力”,成长为新工科真正需要的人才。
“我们所做的课题都是面向生产一线的实际需求,来研发具有高附加值的产品,在整个产教结合的过程中,我的科研能力得到了提升,对未来就业也有了更多信心。”天津科技大学生物工程学院2024级研究生程亚菲说。
原始创新的种子,需要肥沃的土壤才能长成参天大树。
天津科技大学党委副书记、校长路福平介绍,近年来,天津科技大学把培养产业急需的创新人才作为重中之重,牵头成立天津市新工科教育研究推广中心,在市属高校中先行探索新工科教育改革,重构学科专业体系,重塑人才培养模式,提高人才培养与产业需求的适配性。
为构建面向产业的学科专业体系,学校对接本市12条重点产业链,重点打造生物医药、高端装备、绿色化工与先进材料等10个专业集群,新增合成生物学、人工智能、机器人工程、集成电路设计与集成系统等14个前沿新兴专业,持续推进科技创新与产业创新深度融合。
不仅如此,学校还将“四个面向”贯穿科研全过程,推动“产业需求—科研选题—人才培养—成果转化”一体化联动。通过国家级产教联合体、京津冀生物医药现代产业学院联盟等平台,学校持续推进课程、教材、实验改革,让科研课题源于产业痛点,让学生能力匹配岗位需求,让创新成果服务社会发展。
“产教融合,科教融汇,这是我们未来发力的重点。”路福平表示,学校将重点围绕新兴产业、未来产业发展提前布局人才培养,以原始创新为笔,以产业报国为墨,在服务国家重大战略和区域高质量发展的画卷上,书写更加浓墨重彩的篇章。
(记者 段玮 摄影 刘乃文 视频 王宣)