矽是自然界中含量僅次於氧的元素,約佔地殼質量的28%,遠大於碳在地殼中的含量(0.03%)。而被譽為「工業味精」的有機矽是指含有Si-C鍵且至少有一個有機基是直接與矽原子相連的化合物,因其特殊的半無機半有機的分子結構而具有良好的耐溫性、耐候性等,是發展尖端科技不可或缺的新型高分子化工材料,目前已被廣泛應用於軍事、建築等多個領域。我國從「十一五」到「十三五」規劃,在《中國製造2025》和《國家高新技術產品目錄》中一直把「有機矽材料」列入國家重點發展方向和優先發展產業。如果有機矽產品能部分或全部替代現有的三大碳系合成塑料、合成橡膠和合成纖維(其中大多來自石油、天然氣和煤),可以說是取之不盡,不僅可以拓展材料的應用領域、提高材料的應用性能,而且可以實現低碳環保、可持續發展並造福人類。20世紀50年代初,我國拉開了有機矽行業研究和工業化的帷幕,經過近70年的發展,已成為世界有機矽行業中一支不可忽視的重要力量。
杭州師範大學有機矽化學及材料技術教育部重點實驗室(以下簡稱「實驗室」)正是我國較早研究有機矽化學及材料的高校院所之一。實驗室自成立開始,緊緊圍繞國家重大戰略需求,以國家和地方重大課題和國民經濟發展急需解決的關鍵材料問題為目標,開展攻關研究,憑藉出色的科研成果獲批成為國內唯一從事有機矽材料研究與開發的教育部重點實驗室。多年來,實驗室始終以引領有機矽行業發展為己任,在與國內外有機矽企業的合作方面不斷取得可喜的成果,建立多個高水平產學研平臺,用科技創新助力國內有機矽行業的持續健康發展,為國家和地方經濟發展培養高層次複合型人才。
刪繁就簡三秋樹,領異標新二月花。目前我國有機矽材料工業雖已取得長足發展,但系統理論體系的缺乏和相關行業的高層次人才嚴重不足仍制約著該產業的發展。近年來,為了著力解決有機矽化學及材料製造技術的前瞻性、原創性和共性技術不足等問題,實驗室面向科學前沿,積極推動有機矽材料向綠色化、智能化、高端化和國家特殊需求方向發展,加快聚焦有機矽化學及相關技術、特種有機矽材料、氟矽精細化學品及材料製備3個研究方向,始終堅持基礎研究和應用研究並重,強化科技創新、人才培養和社會服務有機融合,為浙江省乃至我國氟矽精細化學品及材料產業可持續發展提供了智力和技術支撐。
實驗室主任徐利文研究員為國內來訪高校領導介紹實驗室特色成果
為了最大限度地發揮科研人員的創造力和主觀能動性,在學校的大力支持下,近幾年實驗室從體制機制入手啟動深化改革,科研機構設置方面以同類研究方向整合形成可動態管理的PI制與扁平化管理的研究部建設並舉,極大地調動了科研人員的積極性和擔當意識;為了充分發揮分析測試中心和中試小試平臺的公共服務平臺作用,制定了《分析測試中心考核與獎勵補充辦法》和《中試小試平臺管理制度》,使該平臺工作人員的服務意識得到進一步強化,服務質量得到提高;為了拓展研究生的學術視野、提高研究生的培養質量,相繼出臺了《全日制碩士研究生管理補充辦法》和《研究生聯合培養提升計劃》,從而保證了研究生的培養質量,推動了實驗室研究生走向國際。
令人倍感欣慰的是,在推行一系列改革創新制度後,實驗室在科研和教學方面均取得了可喜成果:近3年來,實驗室共獲批各類高顯示度的科研項目24項,其中,國家重點研發計劃1項,自然科學基金項目8項,省部級項目10項,橫向項目163項;共到帳各類科研經費2824萬元,人均科研經費72.4萬元,其中,國家級和省部級項目經費488萬元,佔總經費的18%;在Angew. Chem. Int. Ed.等國際著名期刊發表SCI論文191篇,有機矽化學領域的科研總體水平躋身世界先進行列,個別方向開始並行、領跑。憑藉卓越的科研成果,以徐利文教授為團隊帶頭人的「有機矽化學創新團隊」於2018年入選第一批浙江省高校高水平創新團隊。
在學科建設方面,依託實驗室建設的有機化學和化學學科先後於2008年和2013年入選浙江省「重中之重」學科。化學學科自2013年起進入全球ESI排名前1%且名次逐年提升,並於2016年成為浙江省一流學科(A類)。經主管部門批准,設立了國內唯一的「有機矽化學及材料」碩士學位授權點,培養了大批有機矽化學方面的專業人才。2005年建立至今,實驗室共招收碩士研究生268人,畢業238人,年年就業率達100%,有20名畢業研究生獲國家留學基金委公派留學資助,赴國外知名高校科研機構攻讀博士學位。
尤其值得一提的是,2018年,實驗室作為教育部重點實驗室迎來了教育部組織的實驗室建設評估。面對清華大學、中山大學實驗室等強手如雲的競爭隊伍,在學校黨委的正確領導和實驗室上下團結一致的努力下,實驗室最終以「良好」的成績順利通過此次評估,為後續的發展奠定了良好的基礎。
科技成果轉化是落實「科學技術是第一生產力」的關鍵,在《「十三五」國家科技創新規劃》中就曾要求「全面提升科技服務業發展水平」,同時要進一步「完善科技成果轉移轉化機制」。近兩年來,實驗室始終堅持政產學研結合,積極推進校政合作、校企合作,在與學術界、有機矽行業等緊密交流的過程中,不僅提升了實驗室的行業知名度與影響力,實現了高校和企業的優勢互補、合作雙贏,也切實為企業、行業解決了技術難題,發揮了高校服務地方經濟發展的作用。
依託省級氟矽協同創新中心,實驗室首創性地設置了「協同中心開放基金」、啟動了「教師入企資助計劃」,大力支持老師們「走到企業中去,做行業最需要的技術」,推進高校服務創新驅動發展戰略,積極引導高校創新資源向企業集聚。與浙江新安化工集團有限公司共建新安矽谷校企研究院,與傳化智聯股份有限公司成立傳化智聯與杭師大氟矽功能材料聯合研發中心,與新特能源股份有限公司成立聯合實驗室,開創校企合作新模式,加快了成果轉化。譬如,與浙江耀陽新材料科技有限公司合作的功能離型膜和保護膜研究於2018年獲中國氟矽行業科學技術進步獎,提高了該企業和我國相關下遊行業競爭能力。在解決行業難題的同時,相關合作也產生了較大的經濟效益。據悉,近3年實驗室為企業解決技術難題、技術成果轉化項近200項,提供諮詢和檢測服務共2000餘次,通過新產品、新技術的開發,為企業新增銷售額52億餘元,有力推動了浙江省和我國氟矽產業的可持續發展。
此外,為了進一步加強國內外學術交流與合作,實驗室堅持將「請進來、走出去」相結合,積極推進高水平、高層次和實質性的國際學術交流與合作,3年內主辦和承辦學科國際高峰論壇、有機矽錢江論壇等學術會議9次;主辦校企對接會3次,共有124家全國有機矽企業、500餘位行業人士參與,促進了有機矽產業共性與關鍵技術實現跨學科、跨領域的對接,推動我國有機矽行業向更高水平邁進。
談及未來,實驗室主任徐利文強調說:「實驗室將緊扣時代脈搏,繼續逆勢而上,負重前行!要以堅韌不拔、鍥而不捨的精神引領有機矽學科的發展!下一步將大力提升與企業合作的協同創新能力,繼續在堅持有機矽特色的前提下,不斷凝練學科方向,聚焦前沿基礎研究,努力提升科研隊伍水平和效率,竭盡所能實現科技創新,培養國家產學研需要的複合型高層次人才,推動中國有機矽材料向綠色化、智能化、高端化發展,努力譜寫時代發展的新篇章。」
杭州師範大學有機矽化學及材料技術教育部重點實驗室的前身「杭州師範學院高新技術與新型化工材料研究所」成立於1992年,是中國氟矽有機材料工業協會會員單位。
目前,實驗室辦公和實驗場地10000餘平方米,先進儀器設備230餘套,大型科研儀器設備總值9000餘萬元,共有固定人員56人,其中正高人員12名,副高人員25名,具有博士學位47名,有海外經歷27名。
經過十餘年的發展,實驗室聚集和培養了一批高層次人才,取得了一批高檔次的基礎與應用研究成果,形成了從有機矽化學催化合成到有機矽材料設計和產業化開發一體化的獨具特色的成果,在國內外學術界和有機矽行業都產生了重要的影響。