
編者按:2011年,武漢大學新增5位院士,高層次人才隊伍建設喜獲重大突破,珞珈山人才方陣更為強大。至此,我校院士總數增至16位,其中科學院院士7名,分別是:查全性、卓仁禧、李德仁、鄧子新、張俐娜、龔健雅、舒紅兵;工程院院士9名,分別是:張蔚榛、李德仁、寧津生、劉經南、張祖勛、茆智、朱英國、李曉紅、李建成。武漢大學報、武漢大學新聞網特設“院士風采”專欄,先期推出新當選院士報道,并將陸續刊登我校全部院士的人物通訊,以饗讀者。
張俐娜和博士后在一起
在天然高分子領域辛勤耕耘近30年,女學者張俐娜教授的創造如今正在改變中國人,乃至世界各國人的生活——締造新型能源,保護地球家園,豐富人類生活。
今年,她當選為中國科學院院士,成為武漢大學校史上第一位女院士。
開拓與創新
在接受記者采訪時,這位雖不年輕但風度優雅的女學者開篇便說:“我從事這項研究,是有強烈的使命感?!?/p>
21世紀,利用可再生動植物資源生產環境友好材料,并且不使用也不產生有毒有害物質,已成為國際前沿領域。出于戰略上的直覺把握,張俐娜于1993年在武漢大學建立了天然高分子與高分子物理科研組,開始了她在這一領域的創新之旅。
“我們世世代代生活在這片黃土地上,所以我們只有一條路,就是盡我們所能建設好這個國家?!?985年獲日本政府學術振興協會獎學金(JSPS)赴大阪大學研究一年多的時間,不僅給了張俐娜新的科研視野,更增強了她的愛國之情和報國之志。
出于對國家和全人類資源前景的深謀遠慮,她用高分子物理理論和方法研究天然高分子,涉及高分子物理、可再生資源、環境材料及生物學交叉學科。這些構成了她特色鮮明的研究戰略框架。
2000年1月,她獲得國家自然科學基金重點項目資助,開始了纖維新溶劑及材料的研究。她和她的研究生們首次發現,由堿和尿素組成的混合水溶液不揮發、無毒、價廉、環境友好,而且在低溫下可溶解纖維素。
長期以來,我國一直使用粘膠法生產人造絲和玻璃紙,造成嚴重環境污染。張俐娜等的這一發明,在產業化成功后,將可解決這一問題。
他們發明的新纖維素溶劑在冷卻到-12°C時,能迅速溶解纖維素(溶解時間僅需2分鐘)。國際上認為他們在2003年對纖維素新溶劑取得重大發現。由于新溶劑的低成本和快速溶解能力,很快實現了纖維素通過“綠色”技術紡絲。美國化學會主頁評價,這種溶劑在纖維素技術中有巨大應用潛力。通過在海安申菱電器公司的初步工業化試驗,證明其工業化可行性后,目前正在唐山三友化纖公司進行產業化試驗。
纖維素低溫溶解這個意義深遠的發現,促使張俐娜深入、細致地研究了纖維素溶解過程和低溫溶解理論。她和研究生們經過無數次的探索和失敗,終于弄清楚這種頑固性的大分子——纖維素之所以能在水體系低溫下溶解的原因,由此進一步拓寬了高分子溶解理論,提出了低溫溶解的新概念和新機理。
張俐娜及其團隊的其他成員,都在SCI期刊上發表過論文。她的一系列新發現屬于原創性成果,具有我國自主知識產權,同時也推進了人類人造纖維發展的歷史進程。
2011年上半年,張俐娜獲得美國化學會安塞姆·佩恩獎,這是國際上纖維素與可再生資源材料領域的最高獎。張俐娜成為半個世紀以來獲得該獎項的第一位中國人。
應用與生產
一連串的科研成果,幾乎每一個都足以令她自豪,但科學家探索的天性,驅使張俐娜一直前行。
而且,她要向工業化繼續邁進,讓自己的科研創新成果造福祖國乃至整個人類,而不僅僅作為一個試驗范例束之高閣。
“日本、美國等發達國家早在上個世紀七八十年代就已經意識到,世界資源今后是會枯竭的?!边@位有著強烈憂患意識的女學者,自上個世紀80年代在日本留學時,就開始用高分子物理去研究農業化學,研究甲殼素等高分子可再生資源的利用手段和路徑。
張俐娜一開始就十分注重研究成果的應用前景。也是從那時開始,她輾轉多地,進行纖維素可降解膜的工業化實驗。最早在洛陽,那時條件特別艱苦,甚至連坐的凳子也沒有,長期晚上停電,她帶領學生點著蠟燭繼續實驗。
也許世界科技史會記下那濃墨重彩的一筆——在江蘇海安龍馬綠色纖維素公司,張俐娜利用新溶劑技術,開始了與湖北化纖廠和海安申菱電器公司的聯合中試和工試。這是一個漫長、艱辛但充滿希望的歷程。“我能承受得起失敗和挫折,失敗了再做,從一點點進步里去尋找快樂和成就感?!睆埨瘸W生們說,“不要學兔子急功近利?!?/p>
通過共同努力,他們完成了世界上首套低溫溶解設備,成功紡出的纖維素絲具有良好的結構與性能。特別是生產周期約12小時,明顯低于目前為一個星期的粘膠絲生產周期。而且,它是“清潔”生產。
中國工程院三位院士季國標、郁銘芳、蔣士成,以及中國紡織大學專家教授考察了海安現場,高度評價他們的工作,并且建議他們在化纖廠完成產業化。接著,唐山三友化纖集團與武漢大學簽訂合作協議,繼續完成其產業化。
正如國外科學家所說:“她寫下了一個由實驗室到工業化的神話般的故事?!彼麄兝盟w系低溫溶液,通過成套設備,成功紡出了長絲和短絲。這些誕生于女化學家實驗室的纖維素新型絲,具有“天絲”般的圓形截面,以及光滑的表面和優良的力學性能。“由此創建了無污染、低廉以及生產周期很短的生產再生纖維素絲的‘綠色’新技術,可望取代目前污染嚴重的粘膠法。”張俐娜對產業化前景充滿希望。
這種新溶劑紡絲法,將影響到世界上一半使用和生產黏膠絲產品的單位和個人。因為我國是紡織品大國,我國用傳統而有污染方法生產的黏膠絲產量,占世界一半以上。利用纖維素、甲殼素等生物質資源和“綠色”技術生產化纖產品,是國家紡織行業的必由之路。與此同時,他們還通過新途徑獲得多種新材料,進一步開拓了可再生資源纖維素的應用。
英國威爾士大學原校長、加拿大農業與農業-食品部首席科學家、美國化學會纖維素學會主席、英國曼徹斯特大學教授、英國伯明翰大學教授……國際著名專家紛至沓來,慕名到張俐娜實驗室學習交流。張俐娜已經樹起了一個“國際標桿”。
自從1963年畢業于武漢大學化學系,張俐娜一直是武漢大學一名普通教師,擔任過的最高職務是“課題組組長”。她常說,自己是一只“笨鳥”,只不過愿意付出比其他人多得多的時間和精力去工作和學習。正是這種熱愛和執著,幾十年如一日不懈的探索與創新,成就了女學者的事業。