于德萍
當(dāng)被問到“精細(xì)化學(xué)品有什么作用”這一問題時,在這一領(lǐng)域鉆研數(shù)十年的鄭成爽朗地笑了。他自豪地說:“精細(xì)化學(xué)品的作用那可大了?!鄙頌閺V州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院的教授,在領(lǐng)域埋首耕耘的時光里,鄭成不斷開拓著精細(xì)化學(xué)品研究和應(yīng)用的深度和廣度,以“因地制宜”的思路在科學(xué)探索的過程中尋找自己的價值和坐標(biāo)。在他看來,自己工作的意義很明確:一方面要從社會發(fā)展需求出發(fā)、讓做出來的研究成果有點“現(xiàn)實效果”,切實為產(chǎn)業(yè)發(fā)展和科技進步提供助力;另一方面從經(jīng)驗中總結(jié)出規(guī)律,做滿足社會所需的科學(xué)研究。為了這個目標(biāo),他數(shù)十年如一日地前行不輟,為我國精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)和相關(guān)研究寫下了一個個生動的注腳。
做務(wù)實的實踐者
有別于石油、高分子材料等大宗的化工產(chǎn)品,具有技術(shù)密集、產(chǎn)品附加值較高等特征的化工產(chǎn)品屬于精細(xì)化學(xué)品的范疇。在我國,精細(xì)化學(xué)品包括農(nóng)藥、染料、涂料(包括油漆和油墨)、顏料、試劑和高純物質(zhì)、信息用化學(xué)品(包括感光材料、磁性材料等能接受電磁波的化學(xué)品)、食品和飼料添加劑、黏合劑、催化劑和各種助劑、(化工系統(tǒng)生產(chǎn)的)化學(xué)藥品(原料藥)和日用化學(xué)品,以及分子聚合物中的功能高分子材料(包括功能膜,偏光材料等)等11個品類,研究和應(yīng)用領(lǐng)域極為廣闊。在鄭成眼中,精細(xì)化學(xué)品的相關(guān)研究呈現(xiàn)出極強的實用性,且具有極高的技術(shù)要求。而來到廣州大學(xué)工作后,他又對精細(xì)化學(xué)品有了更加鮮明且具體的認(rèn)識。
“廣東的精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)很發(fā)達(dá),諸如涂料、洗滌用品、香精香料食品和飼料添加劑、黏合劑等的生產(chǎn)與銷售在全國都占有很大的份額,這些產(chǎn)業(yè)也成為廣東國民經(jīng)濟發(fā)展過程中的重要組成部分。與之相應(yīng)的,精細(xì)化工領(lǐng)域所需要研究開發(fā)的課題很多,對相關(guān)技術(shù)的需求也是很大的。那時候我就想,如果結(jié)合產(chǎn)業(yè)需要做一些應(yīng)用性的研究,著眼于精細(xì)化學(xué)品的研究開發(fā)應(yīng)用,那對于省內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和特色學(xué)科建設(shè)都將是一件有益的事?!毕胪诉@一點,鄭成便迅速地投入產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的研究領(lǐng)域,積極展開與企業(yè)的合作,就企業(yè)生產(chǎn)需求中凝練的課題展開攻關(guān),以求為企業(yè)排憂解難,逐步提升相關(guān)產(chǎn)品的性能、生產(chǎn)效率和使用效果。
依托國家科技部項目,鄭成以高分子表面活性劑為乳化劑,替換傳統(tǒng)農(nóng)藥中毒性較大的二甲苯等有機溶劑,開發(fā)了無溶劑節(jié)能減排農(nóng)藥劑型,很大程度上解決了農(nóng)藥產(chǎn)生的排放和毒性問題。目前,這一節(jié)能減排水性農(nóng)藥乳化劑已在廣東汕頭大千高新科技研究中心有限公司實施了產(chǎn)業(yè)化?;谄湓谵r(nóng)業(yè)創(chuàng)新及節(jié)能環(huán)保層面的突出貢獻(xiàn),《中國科學(xué)報》也對這一成果進行了系列報道。
在與廣東佛山日豐合作研究項目中,針對燃?xì)夤艿揽轨o電的安全需求,鄭成采用微波法合成了熱穩(wěn)定性好得多的羥基季銨鹽抗靜電劑,與企業(yè)研究開發(fā)出新型抗靜電聚烯烴復(fù)合材料。同時,還開發(fā)出一種抗靜電母粒加工技術(shù),得到高濃度抗靜電母粒,解決抗靜電劑在聚烯烴管材中的加工及分散問題。材料+技術(shù)的“強強聯(lián)合”,克制住了管道傳輸中存在的靜電問題,消除了靜電帶來的安全隱患,使聚烯烴管材廣泛應(yīng)用于燃?xì)夤艿老到y(tǒng)成為可能,切實保障人們的人身財產(chǎn)安全。
在使用微波化學(xué)快速提取植物中有效成分的嘗試中,鄭成以顯齒蛇葡萄葉為原料,采用微波破壁進行預(yù)處理方法提取顯齒蛇葡萄中的二氫楊梅素。通過透射電鏡對顯齒蛇葡萄葉細(xì)胞微觀構(gòu)象進行觀察,探討不同微波照射條件對植物葉片微觀結(jié)構(gòu)的影響來解析微波強化提取機理。鄭成在反復(fù)的實驗中發(fā)現(xiàn):在微波功率達(dá)到300W和微波預(yù)處理時間5分鐘或微波功率達(dá)到600W和處理時間為2分鐘時,細(xì)胞壁出現(xiàn)褶皺并有部分破裂,之后隨著照射功率的加大以及微波預(yù)處理時間的延長,細(xì)胞壁的破裂情況越來越明顯。這就說明了細(xì)胞內(nèi)的極性物質(zhì)在吸收微波能后溫度迅速上升,導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)蒸汽壓也隨之迅速上升,超過了細(xì)胞壁膨脹的能力,最終使得細(xì)胞壁破裂,從而使細(xì)胞內(nèi)的有效成分的提取分離變得容易。這也證明了微波輔助提取植物細(xì)胞內(nèi)有效成分,會使提取效率大為提高。鄭成的“破壁”技術(shù)成果的最大特色在于“看得見、摸得著”。鄭成用了一個形象的例子來解釋:“這種‘破壁’的原理,和‘微波爐加熱雞蛋會炸’是類似的。在微波場的作用下,內(nèi)部先受熱,壓力也隨之增大。當(dāng)壓力足夠大的時候,植物的細(xì)胞就會‘爆炸’破壁了,這里頭的功效成分也就得以很快提取出來。并且這個過程,都是可以用圖片和數(shù)據(jù)來證明的——采用透射電鏡對植物細(xì)胞的分析,就能夠清楚地表征植物細(xì)胞在微波作用下的破壁情況?!边@項在植物有效成分提取及微波提取領(lǐng)域具有首創(chuàng)性的工作,為確定“破壁”提供了具有普遍指導(dǎo)意義的切實方法,后續(xù)在相關(guān)應(yīng)用過程中也收獲了顯著成效。此外,鄭成先后合成包括有機硅表面活性劑、全氟表面活性劑,以及陽離子表面活性劑等在內(nèi)的特種表面活性劑20余種,先后申請了30多項國家發(fā)明專利,其中20余項獲得授權(quán),相關(guān)成果先后獲得廣東省科技進步獎二等獎、廣東省科技進步獎三等獎和市級科技進步獎共6項。他與企業(yè)合作研發(fā)的水性硅丙樹脂涂料也在廣東清遠(yuǎn)柯林達(dá)新材料有限公司實施了產(chǎn)業(yè)化。從實際中來,到實際中去。鄭成用數(shù)十年的時間,以實踐和產(chǎn)品為精細(xì)化工領(lǐng)域的基礎(chǔ)與應(yīng)用提供了卓有成效的參考。一頭牽著科研,一頭服務(wù)企業(yè),鄭成的每一步都走得異常扎實。
做無畏的開路者
提及自己的研究之路,鄭成最常說的便是“摸著石頭過河”。無論是對于精細(xì)化學(xué)品這一方向的選擇,或是在科研及實踐層面的深耕細(xì)作,他都是這樣一步一個腳印,踏出了一條切合當(dāng)時當(dāng)?shù)厍闆r、科技助力產(chǎn)業(yè)發(fā)展的康莊大道。在他看來,精細(xì)化學(xué)品的外延極為寬闊。經(jīng)過多年的實踐積累和深入思考,在這個廣闊的科研舞臺上,鄭成對相關(guān)理論的探索論證也從未停止。
中國絲綢,馳名世界。作為絲綢的材料來源,蠶繭在整個絲綢業(yè)發(fā)展過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。在改革開放初期,快速發(fā)展絲綢產(chǎn)業(yè)成為我國謀求經(jīng)濟發(fā)展的一個重要發(fā)力點。憑借厚重的累積優(yōu)勢和行業(yè)從業(yè)者的共同努力,我國迅速成為世界上最大蠶繭、生絲生產(chǎn)國和出口國及世界絲綢業(yè)中心。隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴大,一個棘手的問題擺在了行業(yè)從業(yè)者面前:我國主要的蠶繭產(chǎn)地氣候均較為潮濕,大量的蠶繭堆積在一起極易長霉。當(dāng)時,深受蠶繭霉變之苦的廣東省絲綢公司找到了鄭成,希望他幫助企業(yè)解決蠶繭發(fā)霉的問題。鄭成很快理清思路,他意識到蠶繭霉變的“始作俑者”即是蠶蛹的干燥不透所致。也就是說,只要首先需要將蠶繭“快速地干燥透了”,長霉問題即可迎刃而解。如何快速干燥蠶繭就成了鄭成要解決的首要問題。
關(guān)于蠶繭干燥,彼時被國際同行普遍認(rèn)可的一種方式是來自日本的“紅外干燥法”,相關(guān)專家及論文聲稱使用紅外線能夠提高蠶繭干燥速率,從而大大降低蠶繭干燥所用的時間。盡管當(dāng)時國內(nèi)外對這一理論的擁躉甚眾,但習(xí)慣于用數(shù)據(jù)說話的鄭成沒有盲目地追隨大流,他選擇通過嚴(yán)格的實驗數(shù)據(jù)進行表征和分析。
鄭成首先對蠶蛹及繭層的紅外吸收光譜進行測定,隨后選擇相應(yīng)波長范圍的紅外涂料和紅外燈泡,在不同波長條件下測定了蠶繭的干燥曲線,并與不采用紅外線的干燥曲線進行了比較。鄭成進一步實驗測定了0.25~25μm紅外全波范圍內(nèi),單片繭層的紅外線透過曲線,結(jié)果表明,在所測范圍內(nèi),紅外線的透過率為零,這就意味著,紅外線無法穿透繭層,更無法提高蠶繭的干燥速率?!袄O層水分含量約為10%、蠶蛹的水分含量則可達(dá)到80%。所謂‘蠶繭干燥’,其主要目的就是除掉蠶蛹中的水分。但繭層包裹著蠶蛹,通過實驗證明,紅外線無法穿透繭層這層‘保護罩’對蛹體進行快速干燥,這就像是在屋子里曬太陽,并不能達(dá)到想要的曬太陽效果?!编嵆山忉尩溃巴瑫r繭層的紅外吸收率很低,也不能通過繭層快速吸收紅外線熱能傳遞給蠶蛹來提高干燥速率,這便是紅外線不能提高蠶繭干燥速率的根本原因。”
共識不等于真理。經(jīng)過一番詳細(xì)精準(zhǔn)的論證,鄭成的研究成果否定了國內(nèi)外普遍認(rèn)為的紅外線能夠提高蠶繭干燥速率的錯誤認(rèn)識,以翔實的實驗數(shù)據(jù)證明了“此路不通”。這一具有方向指導(dǎo)意義的研究,也成功避免了人們繼續(xù)開展蠶繭紅外干燥研究與應(yīng)用的歧途,對國內(nèi)外蠶業(yè)界探討蠶繭干燥的理論與實踐有重要的參考意義?!耙院缶蜎]有誰再走這條冤枉路了?!编嵆尚牢康卣f道。
劃掉一條錯誤的舊路,便更要勇敢探索新路。在對如何提高化學(xué)反應(yīng)速率這一問題的思考過程中,鄭成將目光投向了微波化學(xué)領(lǐng)域。從實際應(yīng)用到基礎(chǔ)研究,鄭成走過了一條長路——經(jīng)過數(shù)十年的經(jīng)驗積累,鄭成終于在微波合成和萃取層面攢下了足夠的“身家”。就此,厚積薄發(fā)的他一頭扎進了理論研究的世界,以期用數(shù)據(jù)和理論為“用微波的方法來提高化學(xué)反應(yīng)速率”的思路做出清晰的注解。依托國家自然科學(xué)基金項目“微波對凝聚態(tài)均相化學(xué)反應(yīng)活化能和反應(yīng)速率增量的影響及微波反應(yīng)動力學(xué)模型的研究”,鄭成設(shè)計出科學(xué)合理的微波反應(yīng)裝置與流程,對比傳統(tǒng)加熱和微波反應(yīng)的活化能和反應(yīng)動力學(xué),以兩者的反應(yīng)速率之差作為微波對化學(xué)反應(yīng)速率的貢獻(xiàn)量.(-rA)來進行探討,研究微波化學(xué)反應(yīng)的作用機制,考察反應(yīng)速率增量的影響因素,通過無量綱因次分析法和實驗數(shù)據(jù)處理,建立微波反應(yīng)活化能與反應(yīng)動力學(xué)模型,為微波合成化學(xué)的理論研究和工業(yè)化放大提供理論依據(jù)。
有關(guān)紡織品的基礎(chǔ)研究,也被鄭成視作“老朋友”,并在相關(guān)研究中取得了顯著成果。在國家自然科學(xué)基金課題“pH環(huán)境應(yīng)激有機硅表面活性劑的聚集體變化規(guī)律及其與織物的耦合機制研究”中,鄭成研究了有機硅表面活性劑在溶液中的pH環(huán)境響應(yīng)自組裝規(guī)律和與織物的耦合機制,為這一類新型功能表面活性劑的研究與應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提供補充和完善。與此同時,他還探究了有機硅表面活性劑分子結(jié)構(gòu)、環(huán)境響應(yīng)與織物整理性能的關(guān)聯(lián)性規(guī)律,為紡織品整理行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新提供科學(xué)依據(jù)。
做赤誠的傳道者
回想起曾經(jīng)的求學(xué)生涯,鄭成坦言,當(dāng)時也想得很簡單?!捌鋵嵨矣X得,無論是我們那個年代的年輕人,還是現(xiàn)在的年輕人,在面對大學(xué)專業(yè)選擇的時候,大部分都很難說自己有非常篤定的要求和方向,我那時候也一樣。說起為什么讀這個專業(yè),可能還有點兒可以給年輕人參考的經(jīng)驗?!编嵆尚χf,“我的總結(jié)就是,從自己的實際出發(fā),選擇最能展現(xiàn)自己優(yōu)勢的方向?!?/p>
鄭成的這個“最能展現(xiàn)自己優(yōu)勢的方向”,便是化學(xué)。在當(dāng)時的鄭成看來,就讀于一所鄉(xiāng)村普通中學(xué)的自己想考上理想的學(xué)府,需要“一精多強”,即在達(dá)到重點分?jǐn)?shù)線的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)其中一門功課考滿分。為此,他對自己所有學(xué)科的成績進行了分析,認(rèn)為化學(xué)有此“一戰(zhàn)之力”。在老師的幫助下,鄭成合理地分配了時間和精力,終于如愿以償?shù)乜既×苏憬髮W(xué),并以絕對優(yōu)勢被化學(xué)工程專業(yè)錄取。
求是創(chuàng)新、勵志明德的精神滋養(yǎng)了鄭成,也為他未來的科研之路打下了堅實的基礎(chǔ)。結(jié)束了在浙江大學(xué)和華東化工學(xué)院(現(xiàn)為華東理工大學(xué))本碩階段的學(xué)習(xí)回到家鄉(xiāng)廣東后,面對廣州大學(xué)相關(guān)學(xué)科發(fā)展起步較晚、缺乏特色優(yōu)勢的現(xiàn)狀,鄭成及其團隊一步步地調(diào)整自己的工作重點和方向,最終走出了一條擁抱需求、賦能產(chǎn)業(yè)、科研并行的綜合發(fā)展道路,而這也成為廣州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院不斷向前發(fā)展的強勁動力。在鄭成的不懈努力下,精細(xì)化工專業(yè)成為廣州大學(xué)首批開設(shè)的專業(yè),廣州大學(xué)也成為全國最早開設(shè)這一專業(yè)的高校。
師者,所以傳道受業(yè)解惑也。從教40余年來,鄭成始終謹(jǐn)記自己的職責(zé),將教書育人視作自己工作內(nèi)容的“第一順位”,累積指導(dǎo)培養(yǎng)了碩士和博士30余名,同時堅持為??粕⒈究粕?、碩士和博士研究生講授基礎(chǔ)課程。結(jié)合自身研究經(jīng)歷及精細(xì)化工領(lǐng)域的具體實踐,鄭成先后以第一主編身份先后出版《實用精細(xì)化學(xué)品合成反應(yīng)及制造設(shè)備》《蔗渣纖維素的酶法水解及膜分離》《化工商品安全與儲運》3本著作和教材。其中,《實用精細(xì)化學(xué)品合成反應(yīng)及制造設(shè)備》經(jīng)過5年的使用和不斷修改,被認(rèn)定為“可以作為全國化工類專業(yè)的化學(xué)反應(yīng)設(shè)備教材使用”,為開展精細(xì)化學(xué)品反應(yīng)工程、反應(yīng)設(shè)備等領(lǐng)域的相關(guān)課程提供了基礎(chǔ)教材。此外,專著《甘蔗加纖維素水解和墨粉》和《化工商品安全和儲運》將研究重點指向?qū)m椦芯考盎ぐ踩膯栴},充分結(jié)合產(chǎn)業(yè)實際,促使學(xué)生對相關(guān)研究的深度及廣度有更加深刻的理解。
與此同時,鄭成充分重視對學(xué)生心理層面的研究,“先做人,再做學(xué)問”,是鄭成教會學(xué)生的第一課。所謂做人,鄭成將其概括為三點:“第一,做人要知足。生活層面的要求不必太高,要將更多的精力放在科研工作上。第二,做事要知不足、做學(xué)問要不知足。要對科學(xué)研究保有無限的探索熱情。第三,吃虧是福。唯有不過分計較個人得失,將有限的精力投注到無限的科研工作中,才能讓他們發(fā)揮出自己最大的主觀能動性。”在與學(xué)生相處的過程中,鄭成更是以身作則、亦師亦友,幫助學(xué)生了解做人和做學(xué)問的真諦。不少學(xué)生在畢業(yè)工作多年后,仍能回憶起當(dāng)初鄭成的悉心指導(dǎo)。鄭成的一些話也讓他們受用終生?!白鳛槔蠋?,聽到這樣的話,我感到十分欣慰?!编嵆尚χf道。
在廣州大學(xué)精細(xì)化工研究所團隊的共同努力下,曾任廣州大學(xué)精細(xì)化工研究所所長的鄭成正帶領(lǐng)學(xué)生展開對精細(xì)化學(xué)品利用開發(fā)的基礎(chǔ)研究,并積極開展與企業(yè)在應(yīng)用研究層面的合作,重點尋求微波反應(yīng)或微波和提取技術(shù)在相關(guān)企業(yè)的應(yīng)用可能。“我們團隊的氛圍蠻好,學(xué)生們在求知和實踐層面都有很大的熱情。”鄭成不無驕傲地介紹道,“下一階段,我們考慮在功能化妝品的開發(fā)應(yīng)用這個領(lǐng)域做一些深入的研究工作,同時不斷強化微波化工的放大應(yīng)用,希望能夠為廣東省乃至全國相關(guān)產(chǎn)業(yè)的升級發(fā)展提供助力。”
執(zhí)教講臺、醉心科研之余,鄭成也積極地承擔(dān)起專家學(xué)者的社會責(zé)任,在產(chǎn)業(yè)合作、平臺發(fā)展及科普教育等領(lǐng)域發(fā)揮光熱。他牽頭成立的中國化工學(xué)會微波化工應(yīng)用專業(yè)委員會,已形成涵蓋利用微波能技術(shù)改善和強化化工過程的諸多技術(shù)領(lǐng)域,涉及電磁場工程、化學(xué)工程、流體等學(xué)科的典型學(xué)科交叉研究平臺,極大地促進了相關(guān)學(xué)科的專家交流與合作,對瓶頸技術(shù)的突破和創(chuàng)新成果的研發(fā)具有積極作用。此外,鄭成還曾兼任中國化工學(xué)會常務(wù)理事、廣東省高?;瘜W(xué)化工學(xué)會理事長、廣東省化工學(xué)會副理事長、廣東省材料學(xué)會副理事長兼精細(xì)化工專業(yè)委員會主任、中國化工學(xué)會精細(xì)化工專業(yè)委員會委員、《化工學(xué)報》和《精細(xì)化工》編委。“做一行、愛一行、行一行”,成了鄭成研究之路的真實寫照。
一晃數(shù)十年,羊城常年繁花似錦,鄭成所在的團隊和產(chǎn)業(yè),也如同滿城春花一般,在諸多從業(yè)者和科研者的共同努力下蓬勃成長。提及自己從研的初心,鄭成誠懇而又質(zhì)樸地說:“我的愿望始終沒有變,就是要做點對科技進步與發(fā)展有意義的事?!?/p>
(責(zé)編:唐一白)