用大豆做胶水!《奋斗》杂志报道我校教授高振华的科研故事

教育   2024-12-24 17:56   黑龙江  


用大豆做胶水?

听起来似乎有些让人摸不着头脑

但是来自东北林业大学的高振华教授

真就带领团队研发出了这样一款

环保生物胶水

荣获黑龙江省技术发明奖一等奖

其转化成果被应用于

北京大兴国际机场

杭州亚运会等重大建设项目中

还远销26个国家和地区

近日

《奋斗》杂志2024年第24期

“山再高,也有登顶的勇气

——记东北林业大学教授、

省木质资源材料科学与技术

重点实验室主任高振华”为题

报道了高振华教授的科研故事

快来跟随松松杉杉的脚步

一起探秘“大豆做的胶水”背后的故事吧



“求新求变”,这是同事们对高振华的一致评价。可高振华却说:“他们对我过誉了,我只是有些‘不安分’。”了解高振华的职业生涯后,就会发现,他不是一个安于现状的人。2004年,他创新性地开展农林生物胶研发;2006年,他以豆粕为原料,开始第一代无醛胶黏剂(简称豆胶)研发;2022年,第五代防水性能优异、黏性强、成本低的“超级”豆胶研发成功并投入市场,得到了广泛工业化应用。高振华及其团队成员历时20载专注于环保胶领域持续探索研发的历程,充分彰显了一名优秀科学家及其团队追求真理的执着和勇攀高峰的决心。


2000年高振华在实验室的科研照片


01
坚守科研初心


2003年,高振华博士毕业。与大多数同学选择投身木材工业或材料行业不同,他选择成为一名以科研为主的教师。用他自己的话来说,“就想做点不一样的”。当时,家装人造板市场广泛使用脲醛树脂胶,这是一种由尿素和甲醛反应生成的聚合物。高振华的研究生导师顾继友教授一直致力于脲醛树脂胶的环保化和高效化研究,以降低胶水中甲醛的含量及其带来的危害。在查阅国外文献时,高振华发现了一种利用生物质原料制成的环保生物胶水,尽管由于成本高昂和黏性不足而被市场淘汰,但他对这种新材料产生了浓厚的兴趣。他想:“与其努力降低脲醛树脂中的甲醛含量,不如直接研发环保生物胶水来替代它。”


高振华团队研发的液化树皮胶粘剂样品


那时,我国对环保生物胶水的研究尚处于起步阶段,可供参考的资料极为稀缺。但高振华没有气馁,他大量翻阅专业书籍,致力于改进技术。据高振华回忆,初创阶段,他团队中的教师仅有4人,实验室的所有设备均需自行购置。在购买了若干必需的实验仪器和材料之后,他们的科研经费便所剩无几了。

仅仅靠一个想法,是不能争取到立项资金支持的。但为了这个想法,高振华在科研初期甘愿自掏腰包。“豆胶从无到有,这一步是最难的。我把在国外与博士后导师合作赚得的30多万加元工资,陆续都投入到科研实验里。”此后,经历上千次的实验,高振华团队先后尝试利用树皮、锯末子、造纸废液等制备生物胶,但都没有实现工业化应用。

2006年,高振华团队将目光锁定在黑龙江丰富的豆粕资源上,开始走上豆胶研发之路。但科研之路不会一帆风顺,更无捷径可走,因为研究思路还不够成熟,2006年至2012年间,高振华团队并未取得突破性进展,这6年也被高振华称为是“做无用功”“走弯路”的6年。即便如此,高振华也没想过放弃:“我就是一根筋,这个思路不行,就再换一个。”高振华和团队不断总结经验,不断创新钻研,最终在2014年研发出了可以工业化应用的第一代豆胶。


高振华(右)带领团队合成新型的高效能豆胶


02

让科研成果“走”出实验室 



“科研人员要研发满足产业需求的技术,才能让科研成果‘走’出实验室。”这是高振华常挂在嘴边的话。高振华介绍:“获得省技术发明一等奖的豆胶属于第五代技术产品,在它之前,豆胶经历过四次的升级迭代,每次新一代产品出现,都是针对应用中出现的问题或者市场需求进行的改善和革新。”

2016年,团队与企业签订了合同,将成功研发并经技术熟化的第一代豆胶进行成果转化,但经过半年多的投产应用,发现第一代豆胶存在不足之处——不能耐沸水。“有问题不怕,关键是找到解决方法。”高振华回忆,他带领团队成员调整配方和工艺,经过几百次的实验,能耐沸水的第二代豆胶诞生了。

2017年,第二代豆胶在企业转化投产,但这一代豆胶的生产成本很高,导致价格昂贵——因为第二代豆胶使用的低温豆粉主要用于生产保健品,原料稀缺。为降低豆胶的生产成本,团队考虑利用价格便宜的高温豆粉作为豆胶原料。但高温豆粉活性低,与交联树脂的化学反应能力弱,造出的豆胶性能很差,还难以在板材表面均匀涂抹分布。如果用化学助剂在加热条件下恢复高温豆粉的活性,造价比低温豆粉还要高。

2018年,团队突破了关键技术,形成以高温豆粉为原料的第三代豆胶。他们在反复实验中创制了一种“常态活化新技术”,即:将高温豆粉直接与高效助剂简单混合,在后续豆胶调制过程中自行完成高温豆粉的活化,生产便捷而且成本低、效果好。这一关键新技术经中国林学会评估,认为已达到了国际领先水平。


高温豆粕基胶黏剂及其环保胶接制品


2019年,第四代豆胶研发成功并投入生产。为了使豆胶在成本和性能上更具竞争力,高振华团队采用了一种低成本无机材料——矿石粉,部分替代了豆粕粉。通过这一创新,他们成功研制出新一代木材胶黏剂,其生产成本显著降低,从每吨3800元降至2400元,同时保持了耐沸水的性能。该技术的关键创新点再经中国林学会评定,被认定为国际领先水平。
2022年,第五代豆胶问世,以其低成本、卓越性能和能够承受沸水蒸煮4小时以上的特性大放异彩。东北林业大学材料科学与工程学院硕士研究生常金回忆:“通过新型交联树脂把大豆蛋白中的单个分子交联在一起,形成一种网状结构。这种网状结构就和蜘蛛网一样,不仅强韧,而且有很好的耐水性能。用这种豆胶所制成的板材,在沸水中蒸煮4个小时也不会开裂。”正是这第五代豆胶,成功“走”进了全省科技大会、省科学技术奖励大会。

这一次次突破是怎么来的?因为高振华是一个“务实的理想主义者”。他认为:“做理想主义者和求真务实二者并不矛盾。科研工作者要能天马行空地想象,敢于大胆创新,也要脚踏实地,面向生产一线需求,推动成果落地,服务社会”。


黑龙江省技术发明一等奖证书


高振华参与全省科技大会、省科学技术奖励大会


03
为高寒地区打造第六代豆胶


2022年,环保且经济实惠的豆胶得到了广泛推广。以豆胶为原料生产的无醛板材不仅被应用于北京大兴国际机场、杭州亚运会等重大建设项目,还远销26个国家和地区。通过技术转让和技术合作等途径,该技术成果已被黑龙江、浙江、江苏等省份的100余家板材制造企业应用。在过去3年中,应用该技术的企业总计生产了超过276万立方米的无醛人造板,创造了95.8亿元的新增产值和1.1亿美元的外汇收入。可以说,高振华团队的技术突破,显著推动了人造板产业的技术革新和绿色高质量发展,为黑龙江生物经济发展作出了积极贡献。

与加拿大合作奖牌


全省科学技术奖励大会体现了省委、省政府对于科技创新的高度重视,这对于我们团队的全体成员来说都是一个巨大的激励。”高振华说。他们没有停下探索的脚步,一如既往在实验室里忙碌,对高效能豆胶进行持续分析与研究。“豆胶怕冻,受冻性能就降低。所以豆胶目前大面积生产和推广的地区都在南方。研发能在东北高寒地区大面积生产使用的第六代豆胶,是我们接下来几年的重点课题。”

2023年黑龙江绥芬河贝加尔豆胶胶合板现场


“从第五代豆胶开始,继续向上攀登肯定是越来越难,但即使山再高,我们也有登顶的勇气!”高振华团队给第六代豆胶制定的研发时间表是3到5年。高振华说:“新一代产品将更适合东北寒冷地区,是一种高效能、低成本的豆胶。我们力争在3到5年内,将成果转化并大规模推广应用,实现黑龙江豆粕资源的高质化工业利用。”

科学家们的探索,正是将人们先前认为的不可能,通过不懈努力转化为可能。高振华说:“未来,我将带领团队永葆创新精神,深入洞察市场需求,以更加勤奋的态度开展科研工作,力争产出更优质的科技成果,为推动高质量发展、可持续振兴贡献力量。”


近/期/发/布



RECOMMEND


点击下方图片阅读

▽▽▽

九周年,反恐在行动!



热乎的!来看东林冰上运动会!


128年来最早冬至:你吃饺子了吗?

内容来源

《奋斗》杂志2024年第24期

出品 | 新闻中心 东林新媒体

责任编辑 | 侯岚亭

文字 | 王辛娜

         编辑 | 涂艳妮 王祉晔

校审 | 史佳欣 高   超

蔡逍遥 陈宣宇

点亮“在看”,探秘“大豆做的胶水”背后的故事

东北林业大学
东北林业大学官方公众平台
 最新文章