复元先材获批功能介孔材料国家科学中心概念验证基地
复元先材展厅里的介孔模型
商报记者骆伊莎
在微观世界里，孔径介于2—50纳米之间的材料称为介孔材料。这是一种神奇的材料，只需要3克，其表面积延展开来就能铺满一个标准足球场。而它在微观层面创造的内部空间，为解决能源、生物医药、电子信息、环境处理、生活日用等领域的难题提供了无限可能——它能把重质的原油转化成汽柴油，能将农药分子包裹于孔隙并实现控制释放，还可以用来制造新能源电池……
在介孔材料的商业化应用上，杭州复元先进材料科技有限公司（以下简称“复元先材”）已经努力了整整两年。作为功能介孔材料国家科学中心概念验证基地，复元先材依托中国科学院院士、国家自然科学一等奖获得者赵东元院士所领衔的科研团队，通过一次次的成果验证，让介孔材料从“实验室”走向“生产线”，完成在多个领域的实际应用。
科技之眼
神奇的介孔材料
走进复元先材的展厅，摆在陈列台上的介孔模型格外醒目。这些放大了30000倍的模型展示了各类介孔材料在微观层面丰富的形貌、有序的结构和复杂的孔道。据复元先材总经理田彬斌介绍，介孔材料的每一个孔都可以计算它的表面积，因此其具有极高的比表面积（指单位质量物料所具有的总面积），而通过改变介孔材料的孔径大小，还能创造出许多不同的结构，可呈现为颗粒状、纤维状、薄膜状以及其他立体结构。
“之所以要在纳米级材料上造孔，是因为这些介孔比微孔更大，可以负载更多的活性物质，实现更快的物质传递。”田彬斌表示，介孔材料可以在很多领域表现出应用潜力。他以石油化工中的应用为例说，我们国家每年的原油消耗量达到7亿吨，平均渣油含量为47.8%，而每年3亿吨左右的渣油产出中很大一部分只能用来做铺路的沥青。“在这样的场景下，介孔材料作为渣油裂解的催化剂发挥了巨大的价值。”
田彬斌介绍，赵东元院士创制了一种核壳结构的多级孔催化剂，这种小球外壳孔径大，内核孔径小，外壳似分子筛，能让低价值的重油、渣油大分子进入并被初步“撕碎”。当这些裂化碎片经过内核的微孔后又会被进一步“剪碎”，变成汽油、柴油等高附加值液体燃料。目前，赵东元院士团队研制的核壳结构介孔分子筛催化剂已经在齐鲁石化稳定使用了连续5年。数据显示，该催化剂将渣油的转化效率提高了1.5%，每年可增产上百万吨高品质油品，相当于增加了几十亿元的产值。
除了能满足已有的应用需求，田彬斌透露，赵东元院士团队开发的一种介孔材料打破了一直以来质量对称分布的结构，呈现出多种状态，如酷似羽毛球的形状——头部是质量重心所在，尾部由多条碳链组成。“如果在头部放上磁铁，尾部包裹药物，就可以用外部磁场引导它在身体内移动到病灶，实现靶向治疗。”他表示。
创新之翼
把技术变成产品
据了解，截至目前，赵东元教授所领衔的团队已经发明了近千种介孔材料，随着越来越多的科研成果涌现，如何让它们实现规模化生产和应用成为关键。
田彬斌表示，在介孔材料领域，复元先材成立的意义就是对这些实验室里的科研成果进行概念验证并推动产业化落地。“一项科学发现在经历了实验室阶段后，还需要经历小试、中试以及产品化和商品化阶段，才能实现真正的落地转化。打通技术成果从实验室到生产线的‘最后一公里’，就是我们作为概念验证中心要做的事。”他透露，目前，公司已经成功验证了介孔材料在农药和化妆品中的作用，并把它们应用到了具体的产品中。
“我们通过多组对照实验验证了负载在介孔材料上的农药，无论在药效还是安全性上都比传统农药出色。”田彬斌介绍，农产品中农药残留超标、水体和土壤环境污染等问题，大多是由传统农药不能保证有效成分精准到达作用靶标而过量使用所导致，如果将农药装进介孔材料中，让农药分子包裹于孔隙，不仅能保护有效成分、增强附着力，还能实现控制定时定位释放，提高利用率。“实验数据显示，传统农药在施药10天后其杀虫活性基本消失，而负载在介孔材料上的农药杀虫活性能保持45天。”
“同样的效用还可以发挥在化妆品中。”田彬斌说，比如很多主打美白和抗氧化功能的化妆品中都含有维生素C（VC）等成分，但该物质的活性非常容易受到外界环境影响，通过将VC负载在介孔材料上，可对其进行保护，从而延长活性。“我们的实验表明，相同时间内，没有负载在介孔材料上的VC比负载在介孔材料上的VC失活速度快一倍以上。”
田彬斌透露，基于以上实验，复元先材已陆续与数家下游机构达成合作协议，用他们的原料合成介孔材料负载物并投入生产。“接下来，我们还会与更多领域的企业开展深度合作，把介孔材料这项技术变成产品，赋能不同产业。同时，我们正在计划建立一个生产基地，满足已经通过验证的介孔材料的量产需求。”他表示，过去很长一段时间，介孔材料的价格在数千元到几百元每克，赵东元院士的努力攻关让部分介孔材料价格降到了原来的十分之一，若未来能实现规模化产业化落地，价格有望降至每克1元以下。“我希望这一目标可以在2—3年后实现。”
改革之问
记者：党的二十届三中全会将“强化企业科技创新主体地位”列为“深化科技体制改革”的重要内容。如何理解民营企业在科技创新中的作用？
复元先材：科技创新与产业创新是发展新质生产力的基本路径。民营企业首先要有创新意识，要跟上国家发展战略，找准自身定位，弄明白创新的目的，才能获得更好的发展。复元先材作为民企，在介孔材料的研发验证推广中，能精准找到市场痛点，开发介孔材料替代传统制造的方案，推动产业链技术商业化落地。我们发展的总体目标就是以国家科学中心所掌握的近千种原创介孔材料资源为核心，打造形成“理论匹配—性能验证—中试放大—规模量产”的高效链条。