在北京順義一個(gè)試驗(yàn)田大棚內(nèi)，郁郁蔥蔥的南瓜秧把田地遮蓋得嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí)，一旁對(duì)照組大棚也種著同樣的作物，長(zhǎng)勢(shì)則遜色很多。試驗(yàn)田還種著草莓、西紅柿，與一般水果相比，這里的水果汁水更足、味道更甜。北大化學(xué)與分子工程學(xué)院卞祖強(qiáng)教授在田間徘徊，察看著他們的研究成果“落地”“開花”，倍感欣慰。

       卞祖強(qiáng)是化學(xué)學(xué)院黃春輝院士團(tuán)隊(duì)主要成員之一。團(tuán)隊(duì)主要的研究方向是光電功能材料，近幾年，他們將專業(yè)技術(shù)與實(shí)際生產(chǎn)相結(jié)合，嘗試?yán)孟⊥痢颁B”合成新型轉(zhuǎn)光劑并應(yīng)用在農(nóng)膜領(lǐng)域。在這種新型農(nóng)膜技術(shù)的加持下，農(nóng)戶實(shí)現(xiàn)了增產(chǎn)提效。

       這種材料有何特殊之處？團(tuán)隊(duì)的成果如何走出實(shí)驗(yàn)室來(lái)到田間地頭并為廣大農(nóng)戶接受？團(tuán)隊(duì)如何通過(guò)科技創(chuàng)新賦能農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展？新聞網(wǎng)記者日前采訪到卞祖強(qiáng)，聽他談一談在科技成果應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化之路上的經(jīng)歷與感悟。

黃春輝院士（居中）和化學(xué)學(xué)院劉志偉（左）、卞祖強(qiáng)（右）合影

       在農(nóng)業(yè)技術(shù)中，農(nóng)膜可以起到提高地溫、保持土壤濕度、促進(jìn)植株快速增長(zhǎng)等作用。植物對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸收是有選擇性的。轉(zhuǎn)光農(nóng)膜的原理在于吸收對(duì)植物有害的紫外線并盡可能多地轉(zhuǎn)化成對(duì)植物生長(zhǎng)有利的紅光。

      “這個(gè)想法20世紀(jì)70年代蘇聯(lián)科學(xué)家已經(jīng)提出。但研究人員一直沒(méi)有找到一種合適的材料實(shí)現(xiàn)這個(gè)設(shè)想。理想的發(fā)光材料除了對(duì)發(fā)光量子產(chǎn)率、吸收波長(zhǎng)、摩爾消光系數(shù)等都有很高的要求，而且材料還要耐用，成本不能太高。因此合適的材料一直停留在理論構(gòu)想層面。”卞祖強(qiáng)說(shuō)。

       中國(guó)是稀土大國(guó)，也是唯一擁有所有稀土種類的國(guó)家。但并不是所有的伴生稀土元素都能物盡其用。比如銪元素就是一個(gè)例子。黃春輝團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期從事稀土配合物發(fā)光材料的研究，設(shè)計(jì)合成的發(fā)光材料在發(fā)光量子產(chǎn)率及光熱穩(wěn)定性等方面都有著非常出色的性能。但過(guò)去由于銪元素多用于照明用無(wú)機(jī)發(fā)光材料的生產(chǎn)，其市場(chǎng)價(jià)格居高不下。

       進(jìn)入21世紀(jì)，轉(zhuǎn)機(jī)出現(xiàn)了。隨著半導(dǎo)體照明技術(shù)的普及，燈用無(wú)機(jī)發(fā)光材料的需求銳減，銪由于需求降低導(dǎo)致其價(jià)格也隨之降低。抓住這一契機(jī)，團(tuán)隊(duì)有了將實(shí)驗(yàn)室成果推向產(chǎn)業(yè)化、讓銪元素“變廢為寶”的想法。

       他們嘗試?yán)孟⊥痢颁B”合成新型發(fā)光材料即轉(zhuǎn)光劑并應(yīng)用在農(nóng)膜制作。團(tuán)隊(duì)在不斷地實(shí)驗(yàn)積累中，設(shè)計(jì)、合成出一類新穎的稀土“銪”配合物，其表現(xiàn)出最高為92%的光致發(fā)光量子產(chǎn)率及優(yōu)異的光、熱穩(wěn)定性，使其可以作為轉(zhuǎn)光劑，將太陽(yáng)光中的有害紫外線轉(zhuǎn)化成植物光合所需要的紅光，達(dá)到增產(chǎn)增收、提高品質(zhì)、提早成熟的效果。農(nóng)膜通過(guò)促進(jìn)植物光合作用提高生物固碳效率，也為減少碳排放作出了積極貢獻(xiàn)。

       添加了轉(zhuǎn)光劑的“功能膜”相比于普通農(nóng)膜收益非常明顯。其轉(zhuǎn)化出的紅光可以加快農(nóng)作物的成熟速度，會(huì)為農(nóng)戶贏得產(chǎn)品提前上市的時(shí)間差，從而獲得溢價(jià)，加上增產(chǎn)帶來(lái)的收益，使得這種農(nóng)膜與普通農(nóng)膜相比，每畝能提高3000元以上的收益，而成本只比普通農(nóng)膜多300—500元，因此市場(chǎng)歡迎度非常高。

西紅柿生長(zhǎng)對(duì)比（左為轉(zhuǎn)光棚；右為普通棚）

       中國(guó)農(nóng)用塑料應(yīng)用技術(shù)學(xué)會(huì)農(nóng)用塑料制品分會(huì)老會(huì)長(zhǎng)秦立潔肯定了這項(xiàng)工作的意義。“全國(guó)大概有數(shù)千萬(wàn)畝大棚，提高10%產(chǎn)量，相當(dāng)于增加了數(shù)百萬(wàn)畝的耕地，將為鄉(xiāng)村振興、農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展作出重要貢獻(xiàn)。”

      “為農(nóng)業(yè)技術(shù)提質(zhì)增效、讓農(nóng)戶受益，進(jìn)而服務(wù)于鄉(xiāng)村振興、經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展，為社會(huì)創(chuàng)造價(jià)值，是我們科研創(chuàng)新的目標(biāo)，也是我們始終堅(jiān)持的初心。”卞祖強(qiáng)說(shuō)。

       從苦覓合作企業(yè)、對(duì)技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)生懷疑，到打定信念干下去、獲得投資方更多青睞。從埋頭實(shí)驗(yàn)室、吃住在廠房的日日夜夜，到躬身于田間地頭考察調(diào)研，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)業(yè)征途中的一幕幕景象卞祖強(qiáng)歷歷在目，個(gè)中曲折、艱辛、酸楚，在卞祖強(qiáng)看來(lái)，是通往產(chǎn)業(yè)應(yīng)用成功之路上必須經(jīng)歷的“風(fēng)景”。

      憑借在實(shí)驗(yàn)室取得的性能優(yōu)越的材料，從2013年開始，團(tuán)隊(duì)開始尋找企業(yè)合作生產(chǎn)，由于相關(guān)經(jīng)驗(yàn)不足，項(xiàng)目一直未能快速發(fā)展。2017年，學(xué)校在江蘇常熟成立了異地研發(fā)機(jī)構(gòu)北京大學(xué)分子工程蘇南研究院，專門聚焦面向應(yīng)用需求的技術(shù)開發(fā)和科技成果轉(zhuǎn)化，為師生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)搭建產(chǎn)學(xué)研協(xié)同發(fā)展和科技成果轉(zhuǎn)化平臺(tái)，團(tuán)隊(duì)科研成果的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用之路也迎來(lái)了轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

       “在開始階段，企業(yè)對(duì)我們的產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)估后，對(duì)其投入市場(chǎng)的前景并不看好。”卞祖強(qiáng)說(shuō)：“因?yàn)槌杀臼抢@不開的問(wèn)題。轉(zhuǎn)光劑制備過(guò)程中有一步合成需要大量溶劑在高溫下進(jìn)行，生產(chǎn)效率極低。長(zhǎng)時(shí)間的升溫降溫及反應(yīng)過(guò)程，使得能耗非常高，人工成本也居高不下。”

“新的合成工藝條件的探索，將耗費(fèi)大量時(shí)間和精力，并需要有一定的資金保證，也未必取得成功。別人幫不了，只有自己做。越是困難，解決困難的意義就越大！”在蘇南研究院的大力支持下，團(tuán)隊(duì)迎難而上。研究院的種子基金使團(tuán)隊(duì)得以專心投入到中試技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品市場(chǎng)開拓上來(lái)。

       團(tuán)隊(duì)骨干衛(wèi)慧波和魏晨是黃春輝、卞祖強(qiáng)的“得意弟子”，理學(xué)專業(yè)出身的他們，在工程方面并沒(méi)有很好的基礎(chǔ)。在老師們的指導(dǎo)下，他們自學(xué)工程技術(shù)知識(shí)，在實(shí)踐中摸索、總結(jié)。他們既是工程師、又是操作工，從管道粗細(xì)、反應(yīng)釜大小，到調(diào)整攪拌機(jī)功率，從制圖、分析原理到設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)、維修，全部親力親為。

衛(wèi)慧波和魏晨在中試車間

       功不唐捐。2020年10月稀土轉(zhuǎn)光材料項(xiàng)目中試技術(shù)驗(yàn)收時(shí)，設(shè)備成功達(dá)到了預(yù)定的各項(xiàng)指標(biāo)。優(yōu)化的工藝條件使轉(zhuǎn)化率從原來(lái)的20%—30%提高到了90%。專家組給予高度肯定：“該原創(chuàng)性的稀土銪配合物發(fā)光材料的主要性能指標(biāo)處于國(guó)際領(lǐng)先地位，可作為轉(zhuǎn)光材料，吸收紫外光、發(fā)射紅光，應(yīng)用于熒光防偽、轉(zhuǎn)光農(nóng)膜等領(lǐng)域，具有重大市場(chǎng)應(yīng)用前景；中試線各步驟生產(chǎn)收率都達(dá)到了預(yù)期指標(biāo)，產(chǎn)品成本大幅度降低，產(chǎn)品性能優(yōu)異，為后續(xù)的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化提供了可靠依據(jù)”。“坦率說(shuō)，中試的近兩年時(shí)間里，我挺緊張的，如果中試不成功，不僅前期投資‘打水漂’了，更為擔(dān)心的是慧波和魏晨的職業(yè)生涯。”卞祖強(qiáng)說(shuō)。

       后面的路相對(duì)順利很多，當(dāng)年年底他們成立了睿爾思公司，致力推進(jìn)更大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化。“當(dāng)時(shí)調(diào)研了全國(guó)五、六個(gè)化工園區(qū)，最后選址蘭州，這里基礎(chǔ)設(shè)施配套完善，園區(qū)可以提供‘一站式’服務(wù)，讓我們能以最快速度建成、投產(chǎn)。從土建施工、鋼結(jié)構(gòu)安裝，再到設(shè)備和工藝管道安裝、電氣儀表安裝，我們一步一步搭建起現(xiàn)在這條生產(chǎn)線。”如今擔(dān)任睿爾思CEO的魏晨介紹。

       通常，精細(xì)化工項(xiàng)目從搭建到投產(chǎn)需要對(duì)產(chǎn)線做多次調(diào)試，對(duì)設(shè)備和工藝進(jìn)行不斷優(yōu)化，過(guò)程繁瑣又漫長(zhǎng)。這條蘭州百噸級(jí)生產(chǎn)線的一期工程，從完成商業(yè)驗(yàn)證到市場(chǎng)認(rèn)可，團(tuán)隊(duì)只花了不到一年時(shí)間。

睿爾思在蘭州的基地

      “只有根扎得深，才有枝葉的繁茂。”團(tuán)隊(duì)前期對(duì)產(chǎn)品精益求精的追求，事無(wú)巨細(xì)的調(diào)研與試錯(cuò)，讓項(xiàng)目落地看似行進(jìn)緩慢，卻為其后期順暢推進(jìn)、開花結(jié)果鋪平了道路。如卞祖強(qiáng)所說(shuō)：“每一步都算數(shù)。”

       如今睿爾思已實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)30噸目標(biāo)，市場(chǎng)反響良好，年產(chǎn)百噸的生產(chǎn)線二期，也計(jì)劃于明年投入使用。

      “如果基礎(chǔ)研究與實(shí)際脫離，那就會(huì)成為無(wú)源之水、無(wú)本之木。”談到基礎(chǔ)研究與成果應(yīng)用的關(guān)系，卞祖強(qiáng)常想起他的恩師黃春輝院士的這句話。

      2002年，卞祖強(qiáng)來(lái)到北京大學(xué)化學(xué)學(xué)院博士后流動(dòng)站，師從黃春輝開展稀土配合物研究，這對(duì)卞祖強(qiáng)學(xué)術(shù)道路、人生道路的軌跡產(chǎn)生了很大影響。

      黃春輝在稀土配位化學(xué)研究領(lǐng)域作出了重要貢獻(xiàn)，她常對(duì)學(xué)生說(shuō)，做基礎(chǔ)研究不應(yīng)只為了合成出一些新的化合物，自己欣賞一下，然后束之高閣。基礎(chǔ)研究應(yīng)當(dāng)緊密聯(lián)系實(shí)際、為實(shí)際服務(wù)，這樣基礎(chǔ)研究才能常做常新、越做越高，有無(wú)窮的動(dòng)力。

       一段時(shí)間內(nèi)，我國(guó)科技創(chuàng)新水平與西方發(fā)達(dá)國(guó)家差距較大。黃春輝經(jīng)常對(duì)學(xué)生表達(dá)她的憂思：“中國(guó)是一個(gè)稀土大國(guó)，可是稀土卻存在于大量伴生礦中，無(wú)法直接利用，西方國(guó)家買走我們的礦產(chǎn)，在國(guó)內(nèi)做高精尖的開發(fā)，最后將制成品以高價(jià)賣入中國(guó)，在中國(guó)市場(chǎng)上賺了很多錢。為什么我們自己不能進(jìn)行前沿的開發(fā)，而眼看著外國(guó)人賺走我們的錢呢？”

2017年魏晨畢業(yè)課題組合影

（居中：黃春輝；二排左二：劉志偉；二排右一：卞祖強(qiáng)；后排左五：衛(wèi)慧波；二排右四：魏晨）

       黃春輝希望她的學(xué)生要看到差距，樹立用所學(xué)服務(wù)國(guó)家亟需領(lǐng)域的志向，打好專業(yè)基礎(chǔ)，咬定“坐冷板凳”的決心。在黃春輝潛移默化的影響下，卞祖強(qiáng)和他的同儕，一直堅(jiān)守他們最初投身稀土研究領(lǐng)域的那份初心，就是將實(shí)驗(yàn)室的成果與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，扎根中國(guó)大地開展研究，讓更多人從成果中真正受益。

     “黃老師希望我們無(wú)論做科研還是為人處世，都要‘風(fēng)物長(zhǎng)宜放眼量’。”這幾年科研產(chǎn)業(yè)化的經(jīng)歷讓卞祖強(qiáng)對(duì)老師的教誨有了更直接而深刻的體悟。“即使對(duì)某一個(gè)項(xiàng)目來(lái)說(shuō)投資失敗了，但我們培養(yǎng)了人才、提高了研究隊(duì)伍水平。下一個(gè)項(xiàng)目的回報(bào)率就會(huì)大得多。”“人要有胸襟，與他人合作就不要過(guò)分計(jì)較短期利益，要‘學(xué)會(huì)’吃虧，否則很難長(zhǎng)久發(fā)展。”

      卞祖強(qiáng)更希望他的學(xué)生能領(lǐng)會(huì)這些他以實(shí)踐檢驗(yàn)過(guò)的道理，并對(duì)未來(lái)人生經(jīng)歷有所裨益。他告訴學(xué)生，寫文章、出成果固然重要，但在讀書的這幾年，更要提高自己的研究能力、與人溝通的能力，拓展視野。“錨定國(guó)家需求開展研究，扎下根去，才能找到科學(xué)研究的‘源頭活水’。”

       在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域之外，團(tuán)隊(duì)已在今年布局多個(gè)領(lǐng)域，致力于在光伏電池、熒光防偽、透明顯示等領(lǐng)域推進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化與產(chǎn)業(yè)升級(jí)，在多個(gè)賽道為新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展貢獻(xiàn)智慧。

       這一次，北大光電功能材料研究團(tuán)隊(duì)依舊沒(méi)有時(shí)間過(guò)多猶豫和踟躕。經(jīng)歷過(guò)風(fēng)浪的他們，正錨定服務(wù)國(guó)家高質(zhì)量發(fā)展的航線，向著更寬闊的海域，拉滿風(fēng)帆，破浪前行！