瞿金平：跟螺桿較勁的院士

王丹平 祝和平 滕繼濮

2016年1月8日，2015年度國家科學技術獎勵大會在北京人民大會堂隆重舉行。華南理工大學瞿金平院士團隊主持完成的成果“基于拉伸流變的高分子材料綠色加工成型技術”獲得國家技術發明二等獎。

這是瞿金平院士第三次獲國家科技獎。因為國家科技獎的激勵作用，使得他能夠把研究持續地開展下去。誰也不曾想到，僅僅是利用上次獲得的五十萬元人民幣的獎金，他的新技術就顛覆了塑料加工機械100多年都未曾離開過的基于剪切流變的螺桿加工原理，醞釀塑料加工機械及相關行業一場技術升級換代“風暴”，預計可以創造出一個上百億元的行業產值。

用五十萬元干點大事

螺桿作為塑料生產行業人所共知的代表性零部件，從塑料誕生的那天起就與之如影隨形，為塑料工業及相關產業的發展立下了汗馬功勞。然而，螺桿的長度越長，塑料加工機械的能耗就越大，螺桿加工制造就越困難。隨著塑料品種不斷增加和制品要求不斷提高，螺桿的長度是越來越長。

從上世紀九十年代初開始瞿金平一直致力于縮短螺桿的研究與探索，在國際上率先將周期性變化力場引入螺桿塑化加工過程，提出塑料動態塑化加工成型方法及原理，發明并產業化成功塑料動態塑化加工設備，縮短了螺桿。但是螺桿加工基于剪切流變的原理實質沒有改變，這也造成了塑料生產行業始終難以擺脫“電老虎”標簽的根源所在。

如何降低加工能耗，怎樣使塑料可以多次循環利用且性能盡可能得到保持呢？這些問題從2006年獲得“國家科技進步獎”二等獎后學校頒發的五十萬元獎勵開始，始終縈繞在瞿金平腦海中。

“當時就想著，五十萬元分給大家也就沒太大意思了，還不如集中起來干點大事?！宾慕鹌交貞浧饚啄昵暗哪嵌瓮?，依然信心滿懷。經過大家的舉手表決，一致同意把這筆獎金就用做解決制約塑料生產行業可持續發展面臨的能源、資源、環境等瓶頸問題上。

大道至簡的潮汕牛肉丸

“起初大家還想著怎么樣進一步縮短螺桿長度以減少物料的輸送距離以及受熱歷程，甚至試過以一條螺桿為中心，十條螺桿為輔助的辦法，但是越深入研究我們越發現，如果繼續圍繞螺桿兜圈子，我們就很難再往前邁進了。”瞿金平用胳膊在面前橫著重重地往下擺了一下，似乎做出了某種重大決定。

從學術上講，螺桿靠給物料施加具有“剪刀差”的剪切形變而工作的，同時物料也承受了少量拉壓形變的作用。過去十幾年在研究塑料動態塑化加工過程中發現，螺桿之所以能縮短是由于其軸向振動增加了對物料的拉壓形變作用。如果反其道而行之，塑料加工時主要承受拉壓形變作用，而剪切形變作用是次要的，是否就可以不需要螺桿呢？一個大膽的設想就這么誕生了。

“這就是我提出以拉伸流變為主導的塑料塑化輸運機理的背景。”瞿金平說?！袄炝髯儭碧願W了，不好理解，你是否吃過頗具廣東特色的潮汕牛肉丸？是不是越吃越有嚼頭？潮汕牛肉丸之所以有韌勁耐嚼不就是因為牛肉是打出來的而沒有被破壞內在的纖維結構嗎？

“做牛肉丸可以不用刀，我們何不也試試塑料加工不用螺桿呢？拿掉螺桿！但用什么取而代之呢？葉片！”

葉片在由偏心定子、轉子組成的特定幾何空間中轉動時帶動物料輸送，同時隨流道截面積由小到大再由大到小周期性變化過程中承受拉伸和壓縮作用，這樣就在很大程度上解決了在使用螺桿輸送塑化過程中對物料很強的剪切作用使大分子鏈斷裂的問題，如此一來，既加快了物料的輸送塑化效率，又有效避免了物料大分子鏈變短，從而大大提高了生產效率和塑料制品的生產質量。

在國際上打了翻身仗

新設備樣機生產出來之后，瞿金平非常關心樣機在企業的實際生產情況，畢竟只有一線的員工才最有資格判定機器是不是真的合格。機器經受住了企業的考驗，樣機試用企業紛紛打來電話，激動地表示要在設備正式投產以后第一時間告訴他們。

“經過在東莞、汕頭、武漢、深圳等地企業的實際生產狀況統計，我們的物料損耗大大降低，能耗下降約30%左右，污染自然也就跟著得到大大下降?！蹦壳八芰蠠o螺桿塑化擠出技術及設備經行業有關專家鑒定，是國內外高分子材料成型加工領域的重大創新，處于國際領先水平。

塑料機械行業關于這項新技術的壟斷戰已經悄然打響。早在參加廣州國際橡膠塑料機械展覽會的時候，就有德國、意大利、日本等國從事塑料加工設備生產的大公司向我們遞出了橄欖枝，“他們甚至和我們的工作人員悄悄地接觸，問是不是可以買我們的樣機?！宾慕鹌叫χf。國內塑料加工企業更是聞風而動，紛紛表達了求購意向。

“目前國內幾乎所有的大型塑料機械企業都向我們表達了要使用我們團隊研發的無螺桿塑化加工設備技術。”

面對如何加快新設備投產，瞿金平表達了希望把新設備的產業化放在廣東的心愿。“本地的塑料產業產量占據全國四分之一強，穩居全國第一，在這里投產最合適。這是老行業轉型升級的大好時機，也是我們在國際塑料加工機械領域打翻身仗的絕佳機會?！?/p>

據統計，目前世界范圍內塑料加工機械的產銷量為196億歐元，我國的塑料加工機械產銷量為200億元人民幣。瞿金平的新技術產品如果在國內實現10%的市場份額，就可以創造22億元以上的產值。而要在國外實現10%以上的產品替代，就可以創造100億元以上的產值。因此，產業前景不可估量。

扎根冷門 持之以恒

瞿金平是1977年恢復高考后的第一屆大學生，1981年和1987年先后取得華南工學院（1988年更名為華南理工大學）塑料機械學士學位和輕工機械碩士學位。1982年起先后被聘任為華南理工大學副教授、教授。2011年當選為中國工程院院士。30年來，瞿金平教授一直都在默默地研究著被很多人認為冷門的塑料加工成型技術和設備。

30年來，多少個日日夜夜是在實驗室度過的，瞿金平自己都數不清了。塑料成型加工技術的一次次變革，也讓瞿金平和他的團隊收獲頗豐，兩獲中國發明專利金獎，三獲國家科技獎。瞿金平說：“拉伸流變塑化輸運加工技術已經申請了30項中國發明專利，其中15項已獲得中國發明專利授權，構筑了相應的專利池，形成了比較完整的自主知識產權體系。”

科研的道路漫長而艱辛，甚至帶著一絲枯燥和乏味?！澳贻p人如果選擇了科研作為自己的職業，一定要記得，眼要尖，腦要活?！?/p>

話雖簡單，做起來卻甚為不易。瞿金平表示，搞科研離不開對科技前沿和行業發展的時刻關注，結合國家和社會的需要有針對性地開展自己的科研工作，把來自方方面面的信息整合起來，為己所用。“這個過程很重要，只有這樣，才能保證你的研究內容永不落伍?！?/p>

（本文轉自《科技日報》）