做科研领域的“侦探柯南”

2020-10-30宋洁

科学中国人·上半月 2020年9期

关键词：皮革

宋洁

鲍艳站在实验室的桌前，皱眉盯着眼前的各种仪器思考。操作用的设备整洁合理地放置着，旁边是摆放整齐的用作实验记录的纸张，手表上的指针有条不紊地转动着，一切看起来都井然有序。但鲍艳的目光却死死地盯着设备上的一块皮革薄膜。在那里，本应光滑柔顺的膜层上却莫名地析出了晶体，这种失误在之前的实验记录里从来没有出现过。

皮革膜层制备工艺繁杂，从原材料到制备，需要每个流程去逐一排除失误因素。对于陕西科技大学轻工科学与工程学院教授鲍艳来说，这是她在关于绿色皮革化学品与有机/无机纳米复合功能化学品研究中碰到的诸多难题之一。这次她和实验团队经历万难，终于找到了导致失误的罪魁祸首——季节变换导致实验温度下降。

鲍艳坦言，自己很享受这种克服科研难题的过程，并且在里面找到了阅读侦探小说时的快感，“我就像小说里的主人公，在千头万绪的迷雾中一步步排除嫌疑人，最终找到元凶”。

宝剑锋从磨砺出

鲍艳出生于陕西户县（今鄂邑区），这片位于关中平原的土地南依秦岭，山高坡陡。天然的黄土风貌以及粗犷的地理环境养出了此地人强悍、敢闯、不服输的性格。从小生长在陕西的鲍艳性格里就有这么一股子悍劲。

1999年高考结束后，她考进了陕西科技大学轻工科学与工程学院的皮革专业（当时为皮革工程学院）。对于几乎没有接触过皮革领域的鲍艳来说这是一个全新的挑战。那时候的她最喜欢去听皮革企业来学校作的报告，在一场场和企业的直接对话中，她掌握了国内皮革行业做得最好的企业是哪几家，包括在化学方面或者加工方面领先的皮革企业等信息。从那时起，她渐渐消除了对前景的迷茫，心中渐渐有了一个对未来规划的雏形。

在陕西科技大学，鲍艳还遇到了对她科研生涯有着重要影响的人——马建中教授。“从本科到硕士再到博士，包括毕业以后工作，我都是在马老师的团队里面。”得益于此，鲍艳在科研的内容和课题的连贯性方面衔接得非常好。此外，马建中教授还曾改变过她的求学轨迹。硕士结束后，鲍艳本来没有打算继续攻读博士，“是马老师帮我分析了现实生活和科研各方面的情况，鼓励我继续读博”。对于马建中教授，鲍艳心里一直怀着亦师亦父的感激之情。

长风破浪会有时

多年的科研生涯让鲍艳对皮革行业有着清醒的认知和真切的热爱。“其实皮革在人类早期就已经存在了”，她向记者介绍道。在远古时代，古人类将动物的皮毛整张剥离出来，系在腰间用以遮羞和保暖，这是人类最早与皮革打交道的场景。随着人类社会的发展，人们通过化学加工将动物毛皮进行鞣制，将其制成衣服、包袋等真正的皮革应用于日常生活。然而近几年来，由于皮革生产带来的污染却让大众对这个行业的好感度整体下降。鲍艳非常清楚，“只有通过加工工艺改进皮革的制作过程，有效地解决污染问题，才能促成这个行业的长久发展”。因此多年来，鲍艳致力于研究绿色皮革化学品与有机/无机纳米复合功能化学品，提高皮革的环保性能。

在皮革制作过程中，为了让动物的皮张具有使用性，通常会对其进行鞣制。但是在鞣制的过程中，常用的铬鞣剂往往存在着三价铬与六价铬的转化。虽然三价铬并不会对环境和人体造成危害，但一旦环境变化引发氧化现象，三价铬就会转变成有毒的六价铬，因此，废液中残留的铬鞣剂常常会导致环境污染。1999年，鲍艳的导师马建中前往美国做访问学者，期间接触到了纳米技术和纳米材料。加之当时日本丰田集团将层状黏土与聚酰胺结合起来，用来做汽车的复合材料，受此启发，鲍艳和马建中教授的团队尝试将层状黏土用于丙烯酸树脂类的复鞣剂，用以减少皮革鞣制过程中的铬含量。果然，他们发现层状黏土和丙烯酸结合在一起制成的复合材料可促进皮革对铬的吸收。这项成果将皮革鞣制中所需要的铬含量从6%？8%降低到了2%，大大降低了皮革生产过程中因为铬带来的污染。

一直以来，鲍艳都以敏锐的目光关注着皮革行业的动态。目前，欧美国家已经减少了皮革的产量，将加工部分转移到我国。但随着我国对环保的重视，我国的皮革行业也在陆续往越南、巴基斯坦等国家转移。尽管目前皮革行业的出口额依旧占我国出口额总量约5%，但从长远的角度来看，鲍艳认为，皮革行业要想获得更好的发展，不仅要解决产业内污染的问题，还应该提升皮革各方面的性能，将其更好地与服装、包、高端座椅以及人工智能皮肤等领域广泛结合，拓宽它的发展前景。

2019年，鲍艳及其团队承担了国家自然科学基金面上项目，研究介孔中空SiO2微球结构对聚丙烯酸酯皮革涂饰剂水汽传递的影响机制。长期以来，天然皮革由于具有与人体皮肤相似的组织结构，因此在穿着过程中可使人体散发的汗气扩散传递到外界，从而使人体感觉不到发闷现象。但是皮革科学家们发现皮革涂饰剂在皮革表面形成的致密薄膜，严重堵塞了人体散发的汗液扩散至外界的通道，导致皮革产品的透湿性遭到极大影响，穿着舒适性下降。基于这个问题，鲍艳及其团队利用介孔中空SiO2微球在聚丙烯酸酯薄膜中引入孔隙，增加水蒸气分子通过涂层的路径并缩短其路程，从而提升了聚丙烯酸酯薄膜透湿性。同时，他们以介孔中空SiO2微球为稳定剂，代替传统的表面活性剂，实现丙烯酸酯类单体的Pickering乳液聚合，提升了聚丙烯酸酯薄膜的耐水性，提高了皮革在服饰等产业领域的应用效果。

当谈及自己的科研成果时，鲍艳表示自己最需要感谢的就是马建中老师和自己所在的团队。“特别是马建中老师作为负责人提供的实验室以及硬件设施等，为我们团队10多位老师及每位老师所带的学生提供了重要的科研支持。”在她看来，如果把团队比作一棵大树的话，马建中教授就是树的主干，团队里的每个成员就是树上不可缺少的分支和树叶，大家相互合作，才能促进大树的茁壮成长。

酿得百花制成蜜

如今，鲍艳除了致力于拓展皮革的科研转化领域，还在陕西科技大学承担教学育人的工作。她继承了马建中教授宽严并济的教学风格，将学生当作自己的孩子来培养。做学术研究的时候，她是“嚴父”。今年疫情期间，鲍艳坚持和学生每周在家开线上例会，“我会要求学生们汇报清楚自己这周查看的文献，以及对即将开展的课题的想法，不允许他们有一丝含糊”。在学生的生活方面，她又转变成“慈母”，“学生们经常和我嘻嘻哈哈地开玩笑，也偶尔会哭着鼻子找我诉说心事”。这种有张有弛的教学方式让她充分了解学生们的学习生活情况，帮助他们解决问题，也使她获得了陕西科技大学优秀教师等称号。