当代蔡伦张美云：研发神奇“纸张”用于飞机制造 30年刻苦攻关 打破国际垄断
张美云教授（图片由受访者提供）
记者张潇
“非常荣幸，教育部第一次选拔全国黄大年式教师团队，我们团队就入选了。这是对我们团队奋斗精神、爱国情怀的肯定。”张美云教授昨日对记者说。
在前不久公布的首批“全国高校黄大年式教师团队”中，陕西科技大学张美云教授领衔的高性能纤维纸基功能材料教师团队成功入选。此前，张美云教授主持的创新性研究成果“高性能纤维纸基功能材料制备共性关键技术及应用”荣获2017年国家科学技术进步二等奖。
神奇的纸基材料用在飞机和高速列车上
“我觉得能够入选黄大年式教师团队，大概是因为我们团队几十年如一日默默无闻只做一件事情吧。我是文革后恢复高考的第一批大学生，即77级。工作后参加的第一个科研项目，就是用芳纶纤维制造先进的纸基绝缘材料。没想到，这一干就是几十年。”温婉、美丽的张美云教授是陕西科技大学原副校长、制浆造纸工程学科带头人，除此之外，她还有很多头衔：中国造纸学会副理事长、全国优秀科技工作者、全国优秀教师、我国特种纸领域著名专家和领军人才等。
特种纸？纸基材料？这些听上去陌生的专业名词到底是什么意思呢？张美云解释说：“纸基材料就是以纸为基础，与其他材料经过复合加工出来的一类材料。前面加了高性能三个字，是指这类纸基材料性能非常优异。比如说高强度、高模量、高耐热性、优异的绝缘性能等，可以用于绝缘、耐热、吸附、过滤、耐磨等领域。”高性能纸基功能材料，作为一种具有特定性能和用途、高附加值的功能材料，越来越成为关注的焦点。
高性能纤维纸基功能材料与较普通的纸质材料相比具有哪些优势？其未来的发展趋势如何？据张教授介绍，植物纤维是造纸的主要原料，具有生物可降解、可循环再生的特点。然而，普通植物纤维纸张强度较低，纤维本身易吸湿润胀，纸页尺寸稳定性较差，纸张易燃、耐温性差。这些缺陷，使得植物纤维纸张无法满足某些特殊功能需求。
以高性能纤维为原料，借助现代造纸技术和高温热压成型工艺制备的具有特定性能和用途、附加值高的薄张片状复合材料，不仅具备了高性能纤维优异的力学性能及出色的耐温性，而且以纸张作为复合材料的基体又赋予其比重轻、比强度高、比刚度大、耐高温、可设计性与加工性灵活等优点，是电工绝缘、轨道交通、机电装备、风力发电、国防军工、航空航天等领域具有一定战略意义的结构与功能材料。
那么，这样的高性能纸基材料在生活中有哪些应用呢？张教授笑着说：生活中的应用并不是我们研究的重点，主要是工业上的应用，比如具有绝缘性能的纸基材料。说到纸，一般人就会觉得它比较脆弱，那么应用在工业领域的纸基材料也是如此吗？张教授解释说：人们脑中的纸概念是我们生活中能够接触到的纸，比如打印纸、书写纸、生活用纸等，一般都是用植物纤维做的。如果用具有绝缘、隔热、高强度的合成纤维通过造纸的方法造成材料，它的性能就不一般了，而这一直以来都是世界难题。
张教授进一步解释说：“像普通纸一样，纸基材料的优异性就在于高强轻质。你看飞机和高铁，减轻自重才有利于速度提升，意味着能耗也会降低，能带来一系列的好处。所以，飞机中很多材料都是用‘纸\’做的。纸基材料轻，并不意味着它的强度就低，芳纶纸基材料比钢的强度还要大5到6倍。”
用不适合的原料制造出多功能“纸张”
目前，张教授团队的多项核心技术实现了产业化，如应用于高速列车、航空航天等领域的耐高温芳纶绝缘纸、轻质高强芳纶蜂窝芯纸等。
张教授解释说：“这种纸首先是国外做出来的，质量最好的是美国杜邦公司，长期垄断全球市场。所以从经济和战略上考虑，必须实现国产化，我们中国不能长期受制于人。”
从1984年第一次接触到该材料，到2004年实现产业化，直到2007年产品逐渐被市场所接受，这条路，张教授和她的团队用了超过30年的时间。张美云教授说：“高性能纤维纸基材料制造技术是世界公认的难题，这项成果的价值在于，我们用性能优异但并不适合造纸的原料，通过现代造纸方法，制造出多种功能的‘纸张\’，并成功应用，得到市场肯定。”
谈到未来的团队方向，张教授说，高性能纤维纸基功能材料是我国传统造纸工业转型的重要发展方向，该项目的实施为我国航空航天、轨道交通等国家重大工程提供了基础材料保障，对造纸行业技术进步和产业结构优化升级有积极推动作用。“我们团队经过这么多年的研究，已经聚焦于这一领域。未来我们团队将继续紧密围绕国家重大需求，开展基础研究和技术开发，加强产学研结合与国际合作，实现高端领域用纸基复合材料国产化，加快替代进口并参与国际竞争。我们将继续致力于科技创新，产学研并举，为推进我国高性能纤维纸基功能材料国产化，促进轻工新材料轻量化、高性能化和绿色安全化不懈努力！”
优秀科研团队成果丰硕
张美云的团队能够入选首批“全国高校黄大年式教师团队”，和她扎根西部、爱岗敬业、长期坚守在教学科研第一线的优秀品质分不开。
据介绍，张美云团队高度重视人才队伍建设与青年教师培养，打造了一支年龄和知识结构合理、敬业和开拓精神强、教学科研水平较高的行业知名团队。团队时刻秉承学科优良传统，注重团结合作，把团队人才培养和梯队建设放在首位，积极关心青年教师的成长。先后把8名青年教师送到国外大学进修与培养，为青年教师成才创造机会。培养了一大批中青年教师，在教学科研等工作中发挥重要作用，其中4人破格晋升副教授，3人破格晋升教授，3人走上学院领导岗位，4人在学校青年教师讲课比赛中获一、二、三等奖，8人主持国家自然科学基金项目，10人主持省科技计划项目，所有青年教师都至少主讲1门课程，3人分别获得了陕西省科技新星和中国造纸蔡伦青年科技奖。在人才引进方面，先后引进了浙江大学、四川大学、西北工业大学等国内知名高校高分子、材料学专业的高水平博士生，实行“以老带新、专业互补、学科交叉”的运作模式，为团队的可持续发展注入新动能。
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