汉麻飞扬:汉麻综合利用技术研发纪实(创新篇)

2010-11-10 09:53 来源: 科学时报
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  图一 中共中央总书记、国家主席、中央军委主席胡锦涛视察汉麻初加工基地

  图二 国务院副总理回良玉视察汉麻综合利用情况

 

  图三 总后勤部部长廖锡龙听取汉麻项目研究情况汇报

  图四 总后勤部副部长孙志强为军用汉麻材料研究中心成立揭幕

图五  总后勤部副部长丁继业视察汉麻纤维加工厂

  “我国是农业大国,可用于汉麻种植的山地、坡地和盐碱地面积非常丰富,劳动力成本也相对较低,同时我国也是纺织大国,每年纺织产品出口占全世界第一,但是纺织原料需大量从国外进口,且常受欧美国家反倾销制约。而汉麻的大量种植和利用,将增加山区和盐碱地农民种植收益,也有利于调整纺织产品结构,解决出口配额和关税问题,因此,汉麻的综合利用将产生显著的社会效益和经济效益。”在汉麻项目的研究过程中,总后军需装备研究所副所长、军用汉麻材料研究中心主任张建春作为项目的首席科学家,经常被各个省市、地区请去作报告。目前,他关于汉麻技术及产业的报告会已经有近百场之多。

汉麻研究取得一系列世界领先的原创成果

  经过军用汉麻材料研究中心和国内众多科研院所的共同努力,以敢为天下先的精神刻苦攻关,汉麻研究终于取得了一系列世界领先的原创性成果。

  首先,汉麻种植与初加工技术取得突破。几年来,项目组先后在云南、安徽、黑龙江、内蒙古、新疆等12个省区70多个县市进行了汉麻种植试验,为在全国大面积推广汉麻种植奠定了坚实的基础。同时,根据不同种植区域的实际需要,研制了3种型号的汉麻收割机和鲜茎皮秆分离机,将农民从繁重的手工劳动中解放出来,解决了传统工艺中沤麻严重污染环境的问题。有关成果申报专利3项,出版《汉麻种植与初加工技术》专著。

  第二,汉麻结构与性能研究取得进展。汉麻结构与性能研究是汉麻韧皮纤维加工技术研究的基础性理论研究,通过运用多种现代测试手段和大量的实验室研究,军用汉麻材料研究中心取得一系列的研究结论:一是提出了汉麻纤维的分子结构为以纤维素为主体,少量木质素、酚类物质以及微量金属元素组成的具有立体网状结构的复合体,建立了汉麻纤维分子结构模型;二是揭示了汉麻纤维具有优异的吸湿放湿透气性、化学吸附性、抗菌性和抗紫外性等机理;三是研究了汉麻纤维生长规律,论证了汉麻纤维的环境和资源利用优势特性;四是研究了加工工艺对汉麻纤维结构与性能的影响,提出了保留少量木质素、降低汉麻纤维的结晶度、降低汉麻纤维模量的汉麻韧皮加工新思路,为汉麻纤维加工技术突破提供了技术支撑。

  研究成果于2008年12月通过了由11名院士和专家组成的鉴定委员会的鉴定,并出版《汉麻纤维的结构与性能》专著。

  第三,汉麻韧皮加工技术研究获突破。以汉麻纤维结构与性能研究为指导,结合汉麻纤维木质素含量高、各部位成分不尽相同的特点,以采用物理方法解决化学问题为原则,研制了18台套新型加工设备和一整套汉麻纤维新型加工工艺,解决了传统加工工艺难以将汉麻纤维做细做匀做软的难题,并实现节能、减排的目标。研究成果申报发明专利11项。

  依托军用汉麻材料研究中心研究成果,雅戈尔集团等企业投资2亿元,在云南省西双版纳州建成了世界上第一个规模为5000吨/年的汉麻纤维加工厂,该厂已于2009年4月正式投产,可生产加工12万亩汉麻韧皮。

  第四,汉麻秆芯黏胶生产技术研究获进展。汉麻秆芯占汉麻全秆重量的70%~80%左右,其综合利用是汉麻项目的主要研究内容之一。在对汉麻秆芯结构与性能进行深入分析研究基础上,通过对传统设备的改进研究,突破了生产过程中浆粕抄造、压榨困难等技术难题;研发和设计了一套完整可行的新型黏胶纤维生产工艺技术;通过机理研究和主动设计,使纺制的黏胶纤维保留了汉麻秆芯天然抗菌和防紫外性能。研究成果2008年获中国纺织工业协会科技进步奖一等奖。

  第五,汉麻秆芯超细粉改性PU合成加工技术获重要突破。汉麻秆芯超细粉体具有独特的物理和化学性质,据此研究开发了汉麻秆芯超细粉改性PU合成加工技术。一是研发了汉麻秆芯木质纤维素超细粉体生产与改性技术,制备了具有微孔、透湿、反应性等多功能PU添加剂;二是进行了木质纤维素超细粉体改性涂层胶合成研究,开发出高防水、高透湿的涂层胶;三是研究了涂层胶高防水透湿和耐老化水解的机理,发现了汉麻秆芯超细粉体在涂层胶中的架桥作用。在此研究的基础上,研制出防水透湿雨衣布、防风耐寒透湿材料、防水透湿PU合成革等系列材料,并试制了军用新型雨衣面料、07作训大衣外衣面料和新型士兵皮鞋革、核生化防护服等军用被装材料。研究成果申报发明专利2项,2008年12月通过了由11名院士专家组成的鉴定委员会的鉴定。目前,已生产07新式军用雨衣数百万套、冬季作训服数百万套。

  第六,木质陶瓷生产技术研究取得重要成果。木质陶瓷是目前世界前沿研究课题。利用汉麻秆芯粉为原料,经热压成型和炭化制备具有多孔结构的碳模板,再经高温条件下熔融单质硅在碳模板中的浸渗与化学反应,制备反应烧结碳化硅木质陶瓷是汉麻秆芯应用研究的最新成果。

  该成果已建立了中试生产线,所研制的碳化硅陶瓷板测试表明,其弹道防护系数值达到12,高于普通反应烧结碳化硅的防护系数(10~11)。不仅可以完全取代现行军用氧化铝陶瓷防弹插板,而且在具有同等防弹性能的条件下,可减重200克(I型)~300克(II型)。该项目已申报国家发明专利2项,该插板制作的防弹衣正在进行部队实际应用试验。

  第七,汉麻复合材料加工技术研究取得显著成果。汉麻纤维比重小、单纤强度高、耐热性好,是一种理想的纤维增强材料。采用汉麻加工中的落麻作为增强材料,聚丙烯(PP)作为基体材料,开发出汉麻增强聚丙烯复合材料,可用于活动营房的外围护结构内衬板、隔断板、结构顶板及部分军用给养包装材料和车辆方舱内饰板,具有重要的经济价值。另外,结合汉麻纤维优异的抗菌、吸附、吸湿透气等方面的优异性能,还开发出鞋用辅助材料,提高了鞋材卫生性和舒适性。

  第八,汉麻籽综合利用技术研究获重要进展。研究表明,汉麻籽是一种功能性食用材料。汉麻籽粕中含有人体必需的八种氨基酸,因此又被美国人称为“全蛋白粉”,汉麻油中含有的不饱合脂肪酸达到90%,特别是含有20%左右的γ亚麻酸和ψ亚麻酸,是一种高档食用油。以汉麻籽为对象,进行了全面系统的分析研究,并试制了多种军用功能食品,取得了一系列的研究成果:一是完成了我国几十个汉麻品种全籽的成分分析,掌握了系统而完整的数据;二是进行了汉麻籽油的制备工艺和营养、贮存性能研究,为其应用打下了良好的基础;三是研究了汉麻籽蛋白的制备工艺与营养性能,完成了汉麻抗氧化肽的制备;四是进行了汉麻系列食品的研究,研制出符合营养学要求的多种军用、民用功能食品。研究成果已申报专利3项。目前,有关企业正与汉麻产业投资控股有限公司合作建设生产工厂,已取得汉麻籽食品和保健品生产批号。

  目前为止,和汉麻相关的多项科研成果通过省部级技术鉴定,包括高腰作训鞋及穿用性能研究、07夏袜规范、汗麻秆芯黏胶纤维生产技术及在军用被装上的应用、生物柴油中试生产及应用技术研究、选择性渗透膜与核生化防护服研究、轻便防寒鞋研究、新型雨衣系列、汉麻纤维结构与性能研究、新型防水透湿材料系列与应用研究、新型间歇式液氮处理工业技术及设备研制、防弹木质陶瓷研制与应用研究、汉麻籽在军用食品中的综合研究等。

  申请的专利有40余项,包括自动剥麻机、树脂载体固体碱催化剂及其由动植物油合成生物柴油的方法、黏胶纤维及其制备方法、间歇式液氨整理方法及设备、汽蒸沤麻的加工方法、麻类韧皮纤维植物的皮秆叶分离机、工业用大麻籽分离蛋白及其制备方法、工业用大麻籽抗氧化肽的制备方法及其应用等。

  2010年,军用汉麻材料研究中心又获得中国纺织协会科技进步奖一等奖、辽宁省科技进步奖一等奖、中国食品学会科技进步奖一等奖各一项。

汉麻研究成果引起国家高度重视

  汉麻综合利用研究是以农业规模化种植为基础,以工业综合应用为目的的新型产业。其发展对于全面贯彻党的十七大精神,促进国家经济社会发展,解决部队军需装备难题,帮助农民脱贫致富,保持边疆地区繁荣稳定,都产生重要影响。因此,项目研究得到了国家领导的高度重视。

  2006年5月,中共中央总书记、国家主席、中央军委主席胡锦涛来到位于西双版纳的汉麻基地,考察汉麻综合利用开发情况。张建春代表总后勤部军需装备研究所、西双版纳傣族自治州人民政府向胡锦涛总书记作了《汉麻综合利用创新技术》的汇报,汇报历时40分钟。

  汇报过程中,张建春详细介绍了近几年在总后首长的关心和支持下,总后勤部军需装备研究所联合国内多所大学,在汉麻种植以及汉麻韧皮、秆芯、麻籽、麻根、麻叶利用等方面取得的多项研究成果,以及汉麻综合利用的产业化进程。胡锦涛总书记听完汇报后非常高兴,指出这是个很好的项目,今后要下大力气搞好产业化,通过科技开发,切实提高和保障农民收益。

  2007年1月,国务院副总理回良玉在云南视察期间,考察了汉麻在云南的研究开发情况,指示农业部等部门要积极推动汉麻的种植,通过汉麻的综合利用,使农民得到实惠。

  2010年7月,国务院有关领导、中央军委有关领导分别在有关调研报告《专家建议将汉麻列为我国新型纤维战略资源》中批示。2010年9月,国家发展和改革委员会组织有关人员到军用汉麻材料研究中心调研,形成《关于我国汉麻生物资源综合利用开发与产业化的报告》。

  总后勤部部长廖锡龙多次听取汉麻研究开发情况汇报,国家发展和改革委员会、科技部、工业和信息化部、农业部等部委也对汉麻的产业化给予了极大关注。

中国军队成为世界上第一支应用汉麻纤维的军队

  我军是世界上第一支大批应用汉麻纤维的军队,谈及此,张建春总是一脸的自豪。“我们现在从袜子开始做起,袜子是弹性纤维与汉麻的复合。接着是鞋,鞋是涤纶、尼龙等强度较高材料与汉麻的混合。汉麻加到鞋里面特别好,汉麻的特性是吸湿快干。一出脚汗,很快可以干,吸湿快干又抗菌,所以汉麻在鞋材料里会有大发展。我们做了数百万双高腰作训鞋试穿,部队反映非常好。现在正在做的是含汉麻的毛料,以前部队军官的礼服夏天穿的时候,出去走一圈,全身湿透。把汉麻加进去,散热又透湿穿着就很舒适了。官兵的内衣内裤也准备用汉麻,届时部队常见的皮肤病将会得到根本抑制。”

  军需用品的汉麻时代全面开启。目前,运用汉麻综合利用技术及原辅材料,已生产出新型军用雨衣几百万套、冬季作训大衣几百万套、特种军鞋上百万双、军用袜子数千万双以上,全部装备部队。同时,汉麻内衣、汉麻夏常服上衣、汉麻体能训练服、汉麻毛巾、汉麻毛巾被、汉麻床单和被罩等都已发放试用部队,普遍反映良好。

  由于军用汉麻材料中心在汉麻研究方面取得的丰硕成果,2009年5月,国家科学技术部批准总后军需装备研究所牵头组建以汉麻研究为主的“高值特种生物资源产业技术创新战略联盟”。联盟理事长单位为总后军需装备研究所,理事长由张建春担任。该联盟由总后军需装备研究所、云南省农业科学院经济作物研究所、雅戈尔集团、汉麻产业投资控股公司、中国纺织集团公司、北京大学、哈尔滨工业大学、北京化工大学等14家单位组成。

  建立军民结合的产业联盟,在军队尚属首次。该联盟的组建,将对汉麻产业化发展具有重要作用。

  在科技部召开高值特种生物资源产业技术创新战略联盟座谈会上,有关领导表示:“此前,也有部队相关单位参加科技部的技术创新战略联盟,但大多是成员单位。这也是第一次由军人担任联盟的理事长。”100万亩汉麻产业基地正式开工

  根据军用汉麻材料研究中心制定的产业发展计划,到2020年,我国汉麻种植面积将达到1000万亩,可实现100万名农民就业,每年可为国家提供100万吨汉麻韧皮纤维、500万吨木浆、20万吨高档食用油,增收1000亿元,有望使300万贫困人口脱贫。

  目前,军用汉麻材料研究中心已与安徽、云南、山西、内蒙古分别签署了建设100万亩汉麻产业化基地的协议。2010年7月,安徽六安市汉麻科技产业园区建设启动。

  “100万亩的汉麻产业化基地,需要投资60亿元,建立9个工厂,形成汉麻科技产业园区。将消耗掉100万亩的汉麻皮、秆、籽、根、花,形成农民收入25亿到30亿元,工业产值150亿元。这将对六安市的发展起到举足轻重的作用。”谈到汉麻产业园的建立,张建春目光炯炯。

  2010年6月28日~29日,由总后军需装备研究所组织的企业投资考察团赴安徽六安市,对投建相应加工企业的可能性进行了考察。考察团由宁波雅戈尔集团、汉麻产业投资控股公司、山东海龙集团、江苏张家港澳洋集团、香港中灿有限公司、北京新永正投资公司、云南工业大麻公司等企业组成。

  2010年10月,六安市汉麻科技产业园正式开工建设,将包括汉麻韧皮纤维加工厂、汉麻秆芯复合材料厂等产业上下游的9个相关工厂。

打造世界一流的汉麻科技创新团队

  有人在听到六安市汉麻科技产业园开工建设的消息后对张建春说:“给六安市引资60亿元,有的地市引资是给2%的提成,60亿元的2%就是1.2亿元,这下你发财了。”张建春听后笑了笑说,这个标准不适合他。

  曾被称为“中国迷彩第一人”、“中国化纤仿毛第一人”的张建春,面对金钱名利的考验越来越多。英、美、德等国的几家知名公司,都曾以年薪几百万、1000万元“挖”他去当老总,但他哪一次都不为所动,“对不起,我吃不惯你们的快餐。”面对种种诱惑,张建春坦言:“金钱可以让我过上好日子,但中国的国防事业更吸引我。”

  2009年,张建春将获得的周光召基金会应用科学奖奖金以及浙江省钱江学者、山东省泰山学者津贴共50万元,设立汉麻科技奖,表彰为汉麻科研作出突出贡献的科技工作者。该奖励每年表彰8个人,每人一万元。

  张建春在部队取得的成就令人目眩:他在短短几年时间内从部队的“科技新星”、“科技银星”跃升为“科技金星”。23年内获得多项科技进步大奖,其中国家科技进步奖一等奖1项,国家科技进步奖二等奖1项,国家技术发明奖二等奖两项,获国家专利30多项。2004年获何梁何利基金科学与技术进步奖,2006年获“中国人民解放军杰出专业技术人才奖”,并被破格晋升为专业技术少将军衔。2009年获周光召基金会应用科学奖,他是4位获奖者中唯一的一位部队科研工作者。为表彰他在科研工作中的突出成绩和优良的学风道德,中央军委主席签署通令,给他记个人一等功,并作为军队特邀英模代表参加了全国劳动模范和先进工作者表彰大会。

  “汉麻研究能够有今天的成绩,跟张建春这位领军人物有很大关系。张建春和普通的科学家有很大不同,他是领军科学家,是战略型科学家。他从国家和‘三农’问题的战略高度看待科研。在汉麻研究中,他既有战略层面的考虑,又有具体的研究工作,还必须和产业相结合,这与他首席科学家的身份是分不开的。”部队著名功能服装材料专家、军用汉麻材料研究中心常务副主任张华这样评价张建春。

  在纺织领域、高分子化工研究领域,张建春早已是声名赫赫。同时,他还担任着四川大学、北京化工大学、东华大学的博士生导师。汉麻项目的巨大吸引力、张建春个人魅力的感召,一批清华大学、四川大学等著名院校的博士加入汉麻研究团队。

  马天、刘雪强,都是清华大学的博士,后被特招入伍,加入军用汉麻材料研究中心。现在,军用汉麻材料研究中心已向上级申报引进一批青年科技骨干的名额。

  马天博士是主攻无机材料的,进入汉麻材料研究中心之后,很快把木质陶瓷领域开拓出来。刘雪强博士是机械专业,很快把汉麻的农业机械研究推动起来。严自力博士是高分子材料专业,把汉麻的复合材料推动开来。博士生张杰,在汉麻纤维的结构和性能方面做了大量工作。

  高级工程师何锦风是总后军需装备研究所食品室的老主任,加入汉麻研究团队后很快成为团队的核心科研力量。获中国食品学会科技进步奖一等奖的汉麻籽研究,就是何锦风带领科研团队完成的。

  “现在报奖,我都把年轻人排在前面,他们更需要鼓励。”张建春这样要求他的团队,“创新需要勇气”、“干别人干不成的事,遇别人没遇到的困难”、“科研不能盯着国内,要随时关注国际动态”、“创新要敢于挑战权威”。有了这些鼓励和鞭策,汉麻研究团队的科研人员面对遇到的挫折屡败屡战,不成功誓不休。

  2010年9月,几位院士、专家到军用汉麻材料研究中心参观。

  短短几年内,在汉麻研究方面取得一系列原创性成果,出版多部专著,发表研究论文上百篇,申报了40多项国家发明专利……一个只有40多人的军队科研单元,研究的成果如此众多,着实使见多识广的专家惊叹:“同样规模的研究课题,有的高校和企业需要成百上千人,你们却只有数十人,难道你们有三头六臂?”

  “我们不是一个团队在孤军奋战,更不是仅靠个人力量单打独斗,汉麻的研究充分体现出国家队的作用,我们的背后是全国所有可以利用的科研资源。”张建春回答,“研究所本来就是军需装备研究单位,专业门类的人才很多,所以综合开发可以做得很广。作为军队的科研院所,我们又可以调动各方力量。一个研究所的力量是有限的,但全社会的力量是无限的。”

  汉麻项目的阶段性成果,让张建春稍微松了一口气:“取得一批成果,带出一支队伍,形成一批装备,推动一个产业。总后首长交代给我们的任务已经基本完成。”

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