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探微观木材 展宏观未来
——记东北林业大学教授、博士生导师王永贵

2022-01-24卫婷婷

科学中国人 2021年29期
关键词:木材

卫婷婷

近两千年前,当薄如蝉翼的纸张首次问世,一场书写材料的革命正式拉开序幕。与此同时,这也标志着人类与林木之间的自然关系进一步加深。“寒溪浸楮舂夜月,敲冰举帘匀割脂。焙干坚滑若铺玉,一幅百钱曾不疑。”千年间,有无数词人曾赞颂过这项享誉世界并位列“四大发明之一”的传奇技术,但是随着现代科学前进的脚步,我们早已将目光从原材料本身,深入到了其内部的组分。

众所周知,木材是国际公认的一类重要生物质资源,其本身具有固碳、可再生、可降解、可循环利用等优点。这些优点直接决定了林木的地位——它是国家绿色发展的重要战略资源,在生态文明建设、“3060”碳达峰和碳中和国家发展战略中具有重要作用。遗憾的是,我国作为造纸术的创造国,在原材料的供应上却还有些问题亟待解决:我国是优质天然林木材极度短缺的国家,目前工业用材主要以人工林速生材为主,普遍存在材质较差的问题。而随着我国经济快速发展和木材资源结构变化,木材刚性需求与低利用效率之间的矛盾日益突出,提升人工林速生木材品质迫在眉睫。

为了解决这一问题,无数科研人员投身林木及轻工业相关领域的研究,自此涌现出了一大批以王永贵为代表的青年科学骨干。王永贵及其所在团队面向林业领域资源化发展的需求,开展了以纤维素为主的系列木材大分子化学修饰与功能重组、木材细胞结构解译与功能改性的应用基础研究,并取得了创新性研究成果,主要表现在3个方面:其构建了多尺度、多形态纤维素功能修饰与有序组装微纳结构的成型方法,实现了木材大分子的高效转化重组;构建了活性中间体/点击化学协同合成两亲性纤维素衍生物的新方法,为木材大分子高值化、功能化利用提供了强有力的理论基础和关键技术的支持;建立了木材细胞结构异质复合功能化改性路径,帮助我国木材资源达成高效化利用迈出了坚实的一步。

王永贵

登高之博见

对于自己的传统轻工行业研究之途,王永贵坦诚又不失打趣地概括,这其实是“误打误撞”。作为首名从村子里考入一本院校的大学生,即使录取过程并不是一帆风顺、专业被调剂,也不能浇熄王永贵渴求知识的一腔热忱。因为他清楚,书籍是人类进步的阶梯,知识是改变命运的钥匙。

起初,王永贵甚至不知道轻化工程的专业方向究竟是什么,经过学校老师的介绍,他才知道原来是和造纸相关。庆幸的是,王永贵对此专业并不排斥,于是他秉持着一贯刻苦学习的品质,投入到了自己的大学生涯。渐渐地,他却发现自己一发不可收拾地爱上了这个研究领域。于是,在结束了4年的大学生涯后,本打算参加工作为家里分担经济负担的王永贵,凭借着自己对行业的热爱,在导师的挽留之下,继续留校攻读制浆造纸工程专业硕士研究生学位。

提及恩师岳金权副教授,王永贵直言,是他指引了自己“登高”的方向。“在研究生阶段,岳金权老师极力推荐我一定要继续出国深造。他对我寄予厚望,告诉我一定要青出于蓝而胜于蓝。所以在那个阶段,我受到了极大的鼓舞,本来我英语水平很差的,但还是沉下心来准备了一段时间,最终拿到了国家留学基金委‘2013年国家建设高水平大学公派研究生项目’的奖学金,赴德国达姆斯塔特工业大学攻读博士学位。”

在留德期间,最令王永贵感受到直观冲击的当属科研环境的提升,而其主要的表现形式则在于先进的硬件条件和严谨的科研态度。“我当时在国内的研究并没有进入深层阶段,加之当时国内的硬件设施的确还不够成熟,所以接触的仪器都还停留在入门级阶段,但是当到德国之后,我真正感受到了前沿科技设备及严谨的实操规范所带来的震撼,我开始慢慢汲取力量,从头学起,这为我以后的研究打下了坚实的基础。”值得一提的是,在德国,王永贵还经历了一段不寻常的转学经历,这对他来说是人生中一个非常重要的转折点,“如果我当初没有转学,我的人生路径可能就演变成了另一条”。

跟随导师张凯教授的工作调动,王永贵转学到了德国哥廷根大学,就读于木材技术与木材化学专业,那时,他是导师科研团队中唯一的博士生。“其实我很庆幸,我转到哥廷根大学以后,我们要立刻组建一个新的课题组,因为我是团队中唯一的博士研究生,所以我在课题组的筹建过程中被委以重任,因此学到了特别多关于课题组该如何组建运行等方面的经验,受益匪浅。”

重任始在肩

如果说运气也是一种实力,那么具备这种实力的条件则是长久不断的奋进与积累。还好,王永贵二者兼得,他在最适合的时间,遇到了自己的“伯乐”——谢延军教授。彼时,谢延军教授赴德访学,刚巧遇到了一心投身木材研究的王永贵,二人志趣相投,相识为友。王永贵顺利毕业后,谢教授便向其发出了工作邀请,王永贵欣然接受,与谢教授一道回国建设母校,投身林业工程学科建设中。

寻到前行目标的王永贵自然不会停下脚步。回国之后,他顺利加入了李坚院士所带领的科研团队。“能够进入李坚院士的团队可以说是我最有成就感的事情之一,因为这是我们主研领域第一梯队的科研团队,我非常荣幸一回国就能够拥有如此高视野的平台,帮助我将自身的科研角度更上一层楼。换句话说,如果我回国以后自己单打独斗,则可能有很长的一段弯路要走。”

王永贵参与的首个项目便联合了4家单位——东北林业大学、中国林业科学研究院的木材所和林化所,以及中南林业科技大学,该项目名为“木材高效利用结构调控与定向重组机制”,旨在推动我国木材行业的高质化,促进木质资源的高效化利用。延续在博士期间的研究方向,王永贵在大项目中承担了“纤维素功能修饰”这一子课题,保持科研的连续性的同时,也为项目的顺利完成贡献了自己的力量。

重任在肩,不敢懈怠。谈及自己的科研经历,王永贵眼中洋溢着坚定的光芒:“目前,我国对境外木材的依存度仍然保持在60%以上,所以木材的安全形势还是比较严峻的。虽然据统计,我国人工林的规模大约在25亿立方米左右,处于世界领先水平,但是我国人工林木材的材质以及结构性能相对来说还是稍差的,所以我们要对其进行一定程度上的调控,以木材自身的组分来改进木材,将它们‘吃干榨尽’,发挥每一分价值,这对于国家的生态文明建设无疑是一个强有力的助益。”

学不可以已

在过去的2020年,习近平主席就“十四五”时期我国科技事业发展提出了“4个面向”的殷切希望:希望广大科学家和科技工作者肩负起历史责任,坚持面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康,不断向科学技术广度和深度进军。

为响应国家的号召,作为业内知名学者同时肩负科学教育工作的王永贵,除了处理好自己团队的科研项目,为国家培育下一批优秀科技人才也是其日常工作中非常重要的一部分。对此,他表示:“我们在学科建设及后续教学过程中,会面向我们林业学科对接的产业或相关行业,根据它们的实际需求,来制定研究内容,注重社会服务,让我们的科研成果真正‘落地’。并且,就我自身而言,也要根据教学效果和科研导向,时时对标自己的不足,取长补短,争取最大限度地挖掘我们的学科优势。教学其实是一门技术活,需要持续不断地提高、充实自己,才不会被急速发展的行业抛下。毕竟,学习和进步是人类永恒的事业,是不可能停下来的。”

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