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材料逆向分析:破译生产配方,另类助力国产材料升级

澎湃新闻记者 张静
2022-12-08 09:38
来源:澎湃新闻
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·当前中国的化工材料企业缺乏自主研发能力。国内材料行业要赶超,就必须先站在巨人的肩膀上。材料逆向分析是从1到0再到1的过程,先模仿再吸收转化是材料行业的必经之路,既能缩短研发周期,也可以降低研发风险。

新泊地工作人员进行材料分析实验

钢筋水泥改变建筑,硅芯片带来信息革命,材料是人类进步的催化剂和里程碑。因材料逆向分析工程,上海新泊地化工技术服务有限公司总经理王小进入选2022“上海科技青年35人引领计划”提名奖,他希望通过材料逆向分析工程,改变中国化工材料行业现状。王小进日前对澎湃科技(www.thepaper.cn)表示,材料逆向分析是从1到0再到1的过程,先模仿再吸收转化是材料行业的必经之路。“我们想赶超,就必须先站在巨人的肩膀上。”

逆向分析破解材料生产配方

材料逆向分析工程是指通过微观谱图对样品进行分析,达到还原基本配方的目的。一种化工材料可以借助于光谱、色谱、能谱、质谱等大型仪器快速较准确分析出该材料中的各种成分以及比例,帮助企业了解材料的生产配方。

材料逆向分析主要分为体系判断、分离、测试、物质重组四个步骤。工程师通过体系判断,分析产品的主要材质,例如是橡胶还是塑料,如果是塑料便继续判断是哪一种塑料体系。材料体系决定了分离方法,根据体系设计出相应的分离分析方案,从而将不同类型的材料进行分离,通过各类仪器测试对比海量的材料图谱库,同时进行人工分析,识别分离出每个成分究竟是什么,最终通过物质重组将材料配方重新还原。

2007年《最高人民法院关于审理不正当竞争民事案件应用法律若干问题的解释》明确,通过自行开发研制或者反向工程等方式获得的商业秘密,不认定为反不正当竞争法第十条第(一)、(二)项规定的侵犯商业秘密行为。

“基础原材料的研究需要一个漫长过程,材料逆向分析也是在研究基础原材料。”王小进表示,这种分析还原、消化吸收的方式也有助于对材料进行技术创新、改进性能、推广应用。他们利用材料逆向分析,与企业合作开发应用于包装领域的可降解材料,通过对材料进行修正提高降解性能。

创新来自于模仿之后的吸收转化

“国内高端材料领域供给严重不足,低水平重复建设多,低端产品产能过剩。”创业7年,从事材料逆向分析近10年,王小进走访过上千家化工材料企业。他发现当前中国的化工材料产品结构不合理,化工材料企业多为劳动密集型的粗放式发展模式,缺乏核心竞争力,尤其缺乏自主研发能力,小企业利润薄,没有时间、经费和精力投入研发,造成产品低端化。和国外企业相比,产品价格低廉、淘汰率高,无法和国外产品直接竞争,某些材料几乎被国外企业垄断。“我国许多材料的制造设备世界先进,但生产不出最先进的材料。即便在高端领域,新材料研发能力依然薄弱。基础材料领域与国外相比仍有几十年差距。”

王小进认为,国内企业要想赶超,就必须先站在巨人的肩膀上。在他看来,材料逆向分析是从1到0再到1的过程,先模仿再吸收转化是材料行业的必经之路。“拿着一款已知的产品分析材料成分,虽然仍有难度,但这条路是行得通的,既缩短研发周期,也降低研发风险。”

材料进步推动社会进步

王小进从小对物理化学感兴趣,在南通大学高分子材料专业上学时,常有企业主带上样品找到导师分析,这让他意识到是一个机会。2011年大学毕业,在上海积累了一些工作经验后,他与四个合伙人于2015年成立新泊地,从事化工产品配方分析。“中国化工材料市场体量大,尽管起步晚、起点低,与国外差距大,但差距就意味着市场。”

这一年,王小进团队开始利用材料逆向分析测试了某汽车内刺激性气味的来源和有毒有害物质。前前后后花费两年时间分析出七八十种物质成分,判断不达标成分的物质来源,提出改善建议,推动汽车零部件整改。例如有的零部件使用PVC塑料(聚氯乙烯),而PVC需要添加增塑剂,因此产生了气味。

逆向分析涉及领域广泛,包括塑料行业、建筑助剂、纺织皮革助剂、涂料行业、橡胶行业、化妆品日用品、食品添加剂等18个大行业300个细分行业。王小进认为,材料的进步代表人类社会的进步,但材料逆向分析这条路走起来并不容易。

每一个细分领域都是一个大课题,同时新材料不断出现,这些材料没有图谱库,在逆向分析前期研发成本高。“这时候只能不断积累,手动添加进图谱库,积累案例。”只有针对不同细分领域不断摸索和积累分析技术、分离方法,才能提高分析准确性。

人才短缺是小众行业的发展瓶颈

王小进表示,之所以参与“上海科技青年35人引领计划”评选,是为了扩大行业知名度。

材料逆向分析工程是一个小众行业。“我们这个行业相对来说比较小众,资历较高、天资较高或者是学历较高的人才可能并不会优先选择材料逆向分析,人才培养的周期也长,但留不住人才则留不住产业,尤其是企业的发展不等人。”人才短缺是行业发展的一大瓶颈。目前,王小进和合伙人在南通大学开设材料分析课程,每学期五次授课,通过与高校的合作,逐渐渗透材料逆向分析,让越来越多的学生了解这一行业。“但需要一个过程,在这种情况下,只有信心坚定,才有动力。”

除了在教育上重视材料研发,他认为,企业必须加大技术研发投入,增强企业竞争力。“不能只看眼前利益,一定要着眼于长远。量变形成质变,这是一个长期的过程,而不是现在尝到甜头就坚持不住了。”他并不担心国内越来越多的企业从事材料逆向分析,相反,他希望越来越多的企业认识到与国外的差距,推动我国新材料发展。

    责任编辑:吴跃伟
    校对:丁晓
    澎湃新闻报料:021-962866
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