新材料創(chuàng)新的浪潮何處奔涌？產(chǎn)學(xué)研融合的真諦如何洞察？青年科研者的道路怎樣前行？

當(dāng)“綠色”成為建筑的必選項，生物質(zhì)復(fù)合材料如何突破性能與成本的枷鎖，真正撐起未來土木的脊梁？產(chǎn)學(xué)研深度融合的底層邏輯究竟是什么？

【材訪錄】第二期，我們非常榮幸地邀請到福建農(nóng)林大學(xué)教授、中國復(fù)合材料學(xué)會常務(wù)理事——邱仁輝先生。他將基于在生物質(zhì)復(fù)合材料與綠色土木工程領(lǐng)域十余年的深耕，以及同中建海峽、福建建工等龍頭企業(yè)的成功合作經(jīng)驗，為我們犀利剖析規(guī)模化應(yīng)用的真正瓶頸，前瞻性地提出 “碳-險-租”商業(yè)閉環(huán)，并分享如何將論文寫在工地上的“頂天立地”育人哲學(xué)。

以下為訪談實錄，精彩不容錯過。

邱仁輝，福建農(nóng)林大學(xué)教授，國務(wù)院政府特殊津貼專家，福建省科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才。主要從事生物基樹脂、生物質(zhì)復(fù)合材料及綠色土木工程材料等方面的研究。主持完成5項國家自然科學(xué)基金項目以及科技部、教育部、國家林草局等20多項課題。發(fā)表論文100多篇，授權(quán)發(fā)明專利50多件，棕櫚油基樹脂及生物基新材料系列專利已成功轉(zhuǎn)化為千噸產(chǎn)線，實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。主持的多項成果獲福建省技術(shù)發(fā)明獎、科技進(jìn)步獎。

一、邱教授，您長期致力于將生物質(zhì)復(fù)合材料應(yīng)用于綠色土木工程這一交叉領(lǐng)域。在您看來，相較于傳統(tǒng)建材，生物質(zhì)基材料在大型土木工程結(jié)構(gòu)中規(guī)模化應(yīng)用的最大技術(shù)壁壘是什么？其全生命周期的“綠色”優(yōu)勢如何才能轉(zhuǎn)化為業(yè)主或施工單位愿意接受的“經(jīng)濟(jì)”優(yōu)勢？

與傳統(tǒng)建筑材料比較，生物質(zhì)基材料具有原料可再生、低碳足跡的優(yōu)勢，在非承載建筑結(jié)構(gòu)件方面已表現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢。但是，生物質(zhì)基材料性能離散度大，與金屬或水泥混凝土材料相比，其宏觀力學(xué)性能如強(qiáng)度與彈性模量等相對較低。另外，由于生物質(zhì)組分也容易受到微生物的影響，耐久性方面也存在薄弱環(huán)節(jié)，作為建筑結(jié)構(gòu)件有一定的局限性。因此，我認(rèn)為生物基材料要重點在非承載結(jié)構(gòu)件方面拓展應(yīng)用場景；另外，通過材料的復(fù)合或組合，提升其強(qiáng)度與模量，如傳統(tǒng)木竹結(jié)構(gòu)件與金屬、無機(jī)非金屬材料的復(fù)合與結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化等。進(jìn)一步降低生物質(zhì)基材料成本至關(guān)重要，這涉及到生物質(zhì)基原料、產(chǎn)品制備工藝與設(shè)備、材料與結(jié)構(gòu)設(shè)計的一體化優(yōu)化、功能性改良等，特別是材料耐久性的提升。要發(fā)揮生物基材料的“綠色”優(yōu)勢，還需要國家政策支持與“碳匯”變現(xiàn)制度的設(shè)計；推動生物基材料應(yīng)用的“性能保險”替代“性能冗余”制度，加快保險公司在賠付加固或拆除費用的制度設(shè)計；可試點實施生物基結(jié)構(gòu)材“租用”模式，如把模塊化生物質(zhì)基墻板、重組木/竹梁按“租賃”模式提供給總包，這樣可以打通“碳-險-租”閉環(huán)，其綠色溢價能實時折現(xiàn)為經(jīng)濟(jì)收益，而不再依賴簡單的“材料降價”邏輯。這才能使其“綠色優(yōu)勢”轉(zhuǎn)化為“經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢”并讓市場接受。

二、邱教授，您與中建海峽、福建建工等眾多行業(yè)龍頭企業(yè)建立了深度合作關(guān)系。在推動一項新技術(shù)從實驗室走向工程現(xiàn)場的過程中，您認(rèn)為最關(guān)鍵的一環(huán)是什么？是企業(yè)端的成本考量、標(biāo)準(zhǔn)缺失，還是技術(shù)本身的成熟度？您和團(tuán)隊是如何成功跨越這些障礙的？

我認(rèn)為技術(shù)在走向工程現(xiàn)場過程中，最關(guān)鍵的還是技術(shù)本身的成熟度與可靠性，實驗室測試的性能指標(biāo)不能只是滿足規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的要求，實驗室測試的性能指標(biāo)只是基礎(chǔ)，從技術(shù)到產(chǎn)品本身就是一個艱難跨越的“死亡之谷”，技術(shù)或產(chǎn)品的可靠性是走向工程現(xiàn)場的核心；要充分考慮到工程實施中的工藝過程，產(chǎn)品應(yīng)用要與其匹配，便于工程實施。以生物質(zhì)復(fù)合材料為例，除了基本的力學(xué)性能，還需在潮濕、高溫、紫外線照射等惡劣環(huán)境下保持性能穩(wěn)定，滿足工程現(xiàn)場的多樣化需求。

要實現(xiàn)技術(shù)到工程現(xiàn)場的跨越，一是現(xiàn)場驗證與持續(xù)改進(jìn)：首先是小批量試應(yīng)用，先在工程現(xiàn)場小范圍試用新技術(shù)新產(chǎn)品，收集實際應(yīng)用數(shù)據(jù)，包括性能表現(xiàn)、施工便利性、與環(huán)境適應(yīng)性等信息。二是問題反饋與優(yōu)化：根據(jù)現(xiàn)場驗證結(jié)果，及時對產(chǎn)品性能和工藝進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。三是量產(chǎn)降本與競爭力提升。經(jīng)過多輪現(xiàn)場驗證和產(chǎn)品優(yōu)化后，逐步實現(xiàn)大批量生產(chǎn)。規(guī)模化生產(chǎn)可降低原料采購成本，如大量采購生物質(zhì)纖維等原料，獲得更優(yōu)惠的價格；同時減少生產(chǎn)管理成本，提高生產(chǎn)效率，降低單位產(chǎn)品成本。成本降低后，產(chǎn)品在市場上更具價格優(yōu)勢，結(jié)合其綠色、環(huán)保等特性，吸引更多客戶選擇，進(jìn)一步提升產(chǎn)品的市場競爭力，形成良性循環(huán)，推動新技術(shù)在工程現(xiàn)場的廣泛應(yīng)用。我們也是依照這樣的底層邏輯，從滿足客戶或工程現(xiàn)場需求出發(fā)，不斷改進(jìn)產(chǎn)品的性能指標(biāo)與工藝匹配度與可靠度，再通過產(chǎn)品的量產(chǎn)來降低成本。

三、邱教授，作為的常務(wù)理事，您認(rèn)為學(xué)會在推動像“生物質(zhì)復(fù)合材料”這樣的綠色新材料與傳統(tǒng)土木建筑這樣的傳統(tǒng)大行業(yè)融合方面，可以發(fā)揮哪些不可替代的關(guān)鍵作用？目前阻礙兩個領(lǐng)域深度融合的最大痛點是什么？

中國復(fù)合材料學(xué)會匯聚了頂尖科學(xué)家、領(lǐng)軍企業(yè)家與相關(guān)政策制定者，在“生物質(zhì)復(fù)合材料×土木建筑”跨界融合中具備無可替代的樞紐價值。學(xué)會年會、專題論壇等活動已升級為“跨學(xué)科、跨行業(yè)、跨體系”的對接平臺；依托學(xué)會，可把企業(yè)真實需求快速轉(zhuǎn)化為科研清單，把共性瓶頸上升為政策議題，同步孵化標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)與人才，形成“產(chǎn)—學(xué)—研—政—金”閉環(huán)。

“生物質(zhì)復(fù)合材料”與“傳統(tǒng)土木建筑”要實現(xiàn)深度交叉融合，發(fā)揮綠色新材料真正“不可替代”的作用，并不只是“更環(huán)保”“可再生”“低碳”，而在于要使它能在關(guān)鍵應(yīng)用場景里解決傳統(tǒng)建材無法兼顧的“性能-碳排-成本”三角矛盾。最大的痛點不是生物質(zhì)材料的成本，而是“性能置信度”缺失，由于生物質(zhì)材料力學(xué)性能離散度大，加上長期耐久性數(shù)據(jù)較缺乏，導(dǎo)致設(shè)計行業(yè)無法獲得可靠數(shù)據(jù)，難以放行。在“標(biāo)準(zhǔn)-認(rèn)證-保險”環(huán)節(jié)也缺乏必要的配套，國內(nèi)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中沒有覆蓋承載-蠕移-老化聯(lián)合工況下的性能指標(biāo)；尚無保險公司推出“生物質(zhì)復(fù)合建材質(zhì)量險”，業(yè)主、銀行、監(jiān)理部門無法獲得風(fēng)險對沖工具，形成死結(jié)。另外，生物質(zhì)建材供應(yīng)鏈分散，質(zhì)量追溯難，而傳統(tǒng)建材（水泥、鋼材）已建立高度標(biāo)準(zhǔn)化的配料與追溯體系，生物質(zhì)建材與之差距較明顯。

四、邱教授，您作為“綠色土木工程材料與結(jié)構(gòu)”福建省研究生導(dǎo)師團(tuán)隊負(fù)責(zé)人，對研究方向的選擇既有前瞻性（綠色材料）又非常務(wù)實（對接產(chǎn)業(yè)）。您是如何培養(yǎng)學(xué)生這種“頂天立地”的科研能力的？對于希望進(jìn)入這一交叉領(lǐng)域的青年學(xué)子，您會給他們什么建議？

    我認(rèn)為對本領(lǐng)域研究生的培養(yǎng)，除了要重視基礎(chǔ)知識體系的構(gòu)建，還要十分重視研究生解決工程實際問題能力的訓(xùn)練。在研究方向上，應(yīng)從工程實際出發(fā)，凝練出技術(shù)難點或瓶頸后面蘊含的科學(xué)問題，從基本原理-技術(shù)途徑-工藝方案-現(xiàn)場驗證出發(fā)，實現(xiàn)研究生科學(xué)與工程思維訓(xùn)練的閉環(huán)，也就是要提升研究生對工程問題底層邏輯的認(rèn)知水平。因此，我經(jīng)常是先帶學(xué)生到企業(yè)看真實事故、真實成本、真實驗收指標(biāo)，把技術(shù)痛點轉(zhuǎn)化為成可定量、可重現(xiàn)的科學(xué)假設(shè)，再形成上述環(huán)節(jié)的閉環(huán)，讓論文寫在工地上。因此，對青年學(xué)子而言，選擇真正有挑戰(zhàn)性的工程問題，在研究過程中提升自己解決工程問題的能力至關(guān)重要。特別對于當(dāng)下而言，要避免走入一味以“論文”“影響因子”論英雄的誤區(qū)。對“生物質(zhì)復(fù)合材料”領(lǐng)域研究生而言，我們要求把學(xué)位論文當(dāng)成“產(chǎn)品說明書”來寫：性能指標(biāo)、工藝窗口、工藝可靠性、碳減排量四欄必須齊。