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徐同广:与材料共舞 让改变发生

2022年09月09日 来源:东方烟草报 作者:刘洋
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徐同广在观察材料微观结构表征。上海烟草集团供图

个人简介:

徐同广,上海烟草集团北京卷烟厂技术中心副主任工程师,多年来致力于降焦减害功能材料开发,曾参与行业卷烟减害技术重大专项等科研攻关。先后获得中国烟草总公司科技进步奖二等奖等奖励,出版专著3部,获授权发明专利11项、实用新型专利7项。

材料,寻常而又不寻常。

说它寻常,是因为材料及其制成品在我们身边随处可见;说它不寻常,是因为材料足以改变世界,其研发水平已成为衡量国家经济社会发展和科技进步的重要标志。

徐同广的研究对象,就是这平常而又重要的材料。在上海烟草集团有限责任公司北京卷烟厂技术中心工作十余年来,他心系卷烟降焦减害使命,在材料开发与应用之路上不断前行,有效提升了卷烟产品质量。

投身减害材料研究

材料种类千千万,从哪里起步研究?

2009年,从清华大学凝聚态物理博士后出站进入北京卷烟厂技术中心,徐同广面临研究方向的抉择。

“降焦减害是行业的重要使命,也是北京卷烟厂一直致力研究的课题。”谈及从事减害材料研究的初衷,徐同广这样说。彼时,北京卷烟厂在降焦技术研究方面已卓有成效,但同时,一个矛盾也越来越突出:降焦减害的同时,如何有效保持卷烟的感官质量?

为破解这一难题,周骏等科研人员开始探索选择性减害技术。选择性减害,核心在于材料开发与应用。“材料人”徐同广的加入恰逢其时。

当时,技术中心尚不具备材料合成条件,所需材料主要靠购买和委外加工,无论研究还是应用,都很受掣肘。徐同广进厂后,立即着手设计搭建材料研发平台,经过一年多的努力,初步实现了从购买现成材料到自主设计合成材料的转变。

不久后,行业启动卷烟减害技术重大专项。作为材料研发的主要承担者,徐同广一头扎进专项攻关中。

他的任务是设计能吸附或催化分解烟草特有亚硝胺的材料。其中,合成目标材料是重中之重。

材料的神奇之处,在于结构与性能的关系。晶体类型、原子种类及排列方式、组织结构等,只要其中一项稍有改变,就会影响材料的整体性能。“材料合成实验中,每一个参数都是一个变量,每次调整都是一次试错,找到最优方案,要经过成千上万次试错。”徐同广说。

羟基氧化铁材料的晶相控制,是徐同广和团队花费很长时间才迈过去的一个坎。一开始,按照设定实验方案,总是无法合成目标材料。反应物比例控制、体系PH调节、温度控制……一个参数一个参数地调整,一遍遍地实验,经过半年多的努力,团队终于弄清不同参数与材料晶相的关系,合成了三种目标羟基氧化铁材料。

在重大专项研究中,徐同广带领团队设计合成了三大类十几种材料,均表现出较好的选择性降低烟草特有亚硝胺的能力。目前,部分材料已在卷烟生产中推广应用。

科技成果的价值在于转化应用

“从事科技研发,不仅仅是把研究项目做好,更要把研究成果与行业发展、企业发展结合起来,将创新成果更好地融入产品中。”徐同广认为,科技成果的价值在于转化应用,这也是他努力的方向。

经过多年攻关,徐同广和团队已开发出功能化传统碳材料、新型碳材料、层状材料、特异性吸附材料等多个系列功能减害材料。随着研究的深入推进,他的工作重心也由以实验室为主的材料评价转向生产应用。

不同于实验室的理想环境,卷烟生产线是一个极为复杂的系统。“这个鸿沟没那么好跨越。”徐同广拿出做实验的劲头,挨个加入实际生产中的条件变量不断尝试,终于找到生产线规模放大应用的方法,将科研成果应用到了生产中。

2015年夏,技术中心开始探索系列层状双金属氢氧化物材料的应用。考虑到卷烟纸厂家此前从未接触过类似材料,徐同广决定前往厂家现场试验。

试验并不顺利。按照设定思路,一开始,厂家使用干燥后的材料进行试验,结果很不理想。徐同广与厂家技术人员反复讨论,顶着近40℃的高温“钉”在生产线上,摸索加工工艺和参数,调配材料分散体系,一个多星期后,终于找到了材料应用的合适工艺条件。

“辛苦,但值得。”徐同广说,得益于一次又一次的现场实践,他们更真切地了解到材料应用的工艺和生产环境,从而能够从应用的角度更有效地探索材料应用方法。

多年来,基于材料的类型,徐同广和团队积极探索减害材料应用方式,实现了材料在卷烟烟丝、滤棒、卷烟纸及烟草薄片中的应用。他们首次将纳米材料及生物酶技术应用于再造烟叶生产,实现了降低主流烟气中NNK释放量的效果。不仅用于卷烟生产,团队开发的多种材料在环境保护领域也有很好的应用前景。

修炼卓越“厨艺”

徐同广喜欢将材料合成比喻成做菜:“我要做一道西红柿炒鸡蛋,这次放了糖不好吃,下次我就会改放盐或酱油,或两两组合放,或三个一起放,直到炒出最好吃的西红柿炒鸡蛋。我每天的工作,就是翻来覆去做不同口味的‘西红柿炒鸡蛋’,直到达到顶级大厨水准。”

修炼出卓越“厨艺”,首要的是耐心。

徐同广说,从事基础研究,失败和挫折是家常便饭,只有耐得住寂寞,认准目标全力以赴,才能取得突破。

“厨艺”中最核心的“火候”,离不开日积月累的努力。徐同广家、办公室和实验室的柜子里,摆满了材料专业书籍,只要一有空,他就将自己埋在书本里。

“做得多、说得少”,是同事们对徐同广的一致评价。

技术中心检测分析师郑晓曼记得,2018年7月,团队开展石墨烯及复合材料应用研究,当时按照常规思路实验,结果一直不理想。在半年多的时间里,他们尝试了多种方法,都没有解决问题。没想到,这个困扰团队许久的难题,竟在一个周末破解了!原来,徐同广周末跟家人外出时,受到暑热熏蒸启发,想到一个新点子,当即放弃出游,赶回实验室进行实验,问题完美解决。

类似的事例不胜枚举。重大专项研究期间,为找到材料合成及应用的最优条件,徐同广一直冲在前面,降低同事参与实验的风险;同事平时有问题向他请教,即便随意一提,他都会放在心上,全力以赴帮助解决……

“这个称号提醒我,有很多优秀的人和我一起在这个领域深耕,我不能止步于此,而应更加努力为行业多作贡献。”谈到“最美科技工作者”的荣誉,徐同广说,降焦减害材料研究是一场拼智力、拼实力和拼耐力的长跑,只有坚定信念,敢于站在科技创新前沿,方能破解更多的难题。

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