张俐娜纤维素溶解 唯一新晋女院士张俐娜——用“绿色”技术溶解纤维素
中国科学院近日公布今年新增选院士名单,来自武汉大学的张俐娜成为唯一一名当选院士的女性。生于1940年的她也是此次4名70岁以上新当选院士之一,主要从事天然高分子材料和高分子物理的基础和应用研究。她还是武汉大学校史上首位女院士。
张俐娜院士
变个绿色“魔术”
上周,张俐娜在武大化学与分子科学学院的实验室里为记者变了个“魔术”:把氢氧化钠和尿素调配的溶解剂预冷到零下12℃,再放入一张纸浆板,搅动不到2分钟,纸浆板就变成一杯透明液体。张俐娜告诉记者,如用作工业原料,这种溶解后的透明液体可成为媲美天然的丝绸、坚固耐用的杯子甚至是环保塑料膜。
这个“魔术”的原理,就是她与研究团队花12年研究出的水体系低温溶解高分子的“绿色”方法和新概念。“我没想过要当大教授、大科学家,我只是每做一件事就要做好。”面对荣誉,张俐娜显得很淡然。虽年届七旬,但依然风度优雅、端庄秀丽,张俐娜每天在科研一线忙碌,她对工作的勤奋、认真,让年轻人都望尘莫及。“我喜欢科学,在发现新东西的过程中很有成就感和乐趣。”
豆渣甘蔗渣将变废为宝
她常告诫学生:不要学兔子急功近利,要承受得起挫折,失败了再做,从一点点进步里去寻找快乐。
1963年毕业于武大化学系的张俐娜,1985年赴大阪大学作访问学者。她坦言,在日本一年多的研究经历开阔了她的科研视野,更让她感受到了差距。出于对国家资源前景的远虑,回国后,她立即把目光瞄准生物质资源天然高分子材料科学的基础和应用研究,探索甲壳素等高分子可再生资源的利用手段和路径。2000年1月,张俐娜获得国家自然科学基金重点项目资助,开始了纤维新溶剂及材料的研究。
经过无数次探索,有一次,她在实验中发现由氢氧化钠和尿素组成的混合水溶液在低温下仅用2分钟就可以迅速解决难溶性大分子如纤维素、甲壳素等材料的难溶性问题。“这一技术有很多优势,无毒、价廉、环境友好。”张俐娜解释,传统的溶解纤维素等大分子材料,需要100℃-130℃的高温,不仅能耗高,还耗时长。
相比之下,水体系低温溶解高分子不仅快速,且尿素、氢氧化钠也属可再生资源。而这种溶解技术也能让诸如豆渣、甘蔗渣等农业废弃物变废为宝,做成各种有用的工业、民用材料。更重要的是,这些材料很环保,只要埋入地下,在有水有细菌有一定温度的条件下,能在1-2个月内自然降解。
获安塞姆·佩恩奖的中国第一人
纤维素低温溶解这个意义深远的发现,促使张俐娜深入细致地研究了纤维素溶解过程和低温溶解理论。经过进一步研究,张俐娜与研究团队建立了低温下大分子与溶剂自组装形成新的氢键配导体致溶解的新机理,由此拓宽高分子溶解理论。
张俐娜带领研究团队坚持对其研究12年,终于将这项技术完善。目前,他们已经研究出一批基于生物质的新功能材料和生物可降解材料,并初步实现低温溶解纤维素纺丝的“绿色”工业化试验。这一新技术,可望取代目前环境污染严重的粘胶法,从而影响世界上使用和生产黏胶丝产品的众多企业。
张俐娜的一系列新发现属于原创新成果,具有我国自主知识产权。美国化学会主页认为她的研究在纤维素技术中有巨大应用潜力。今年3月底,她被授予“美国化学会安塞姆·佩恩奖”。该奖是国际上纤维素与可再生资源材料领域的最高奖。张俐娜是半个世纪以来获得该奖项的第一位中国人。评委们认为:“张俐娜教授带领的研究队伍通过开发一种神奇而又简单的水溶剂体系,敲开了纤维素科学基础研究通往纤维素材料工业的大门。”
下午4点半记者告辞时,张俐娜仍在忙碌,马不停蹄——近10年,张俐娜共主持国家“973”、“863”项目、“十一五”科技支撑、自然科学基金重点项目、国际合作和境外合作以及企业合作研发项目20多项。
