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彭孝军:《中国精细化工即将迈入2.0》
2026-03-26 18:38:33
作者:彭孝军(中国科学院院士、大连理工大学化工学院教授)
智能化是实现高端化和绿色化的手段,要将科学原理和人工智能结合,创造新模式,以此发现新物质和新工艺过程来满足工业的需求。过去研究化工生产采用的研究范式是试错优选,需要多次尝试,不断失败,最终成功。要采用科学计算和人工智能的方法尽量减少犯错的概率,用最小的代价去预测和筛选分子。只有实现这一变革,才能够真正实现从跟跑到并跑,最后领跑行业发展。实施智能分子工程是精细化工变革性发展大趋势,也是精细化工变道超车的历史新机遇。”彭孝军解释说,智能分子工程包括三层含义,一是分子功能智能化,具有自动识别、执行、恢复功能;二是分子设计智能化,能够实现结构性能智能自主学习;三是分子制造智能化,即制造环节具有合成路径自主学习与智能制造的功能。对于化工行业而言,我们希望能够通过智能分子工程解决目前化工行业的一些困境。易燃易爆是人们对化工行业的刻板印象,我们可以通过智能化改造,将传统化工厂改造成‘黑灯工厂。
染料工业是关系国计民生的重要产业,近年来,染料智能分子已在多个领域实现了变革性应用。据了解,染料暴露在光中会不稳定,是因为染料在激发态与环境中的氧反应形成活性氧,极易破坏染料分子。由此,彭孝军研究团队在激发态上引入猝灭基团,通过猝灭迅速结束激发态,以此减少生成活性氧的几率。该技术已在国内打印机企业研发的耐候性信息打印染料上得到应用。该产品比一些国外产品功能性更强,不但实现国产替代、耐候性染料工艺优化,还实现了规模化墨盒生产。在医疗领域,染料智能分子也有大用途。靶向药物、探针等智能化学品是精准医疗的保障,业界已在此基础上研发出高尔基体内COX-2酶荧光探针,利用染料对环境极性敏感的特性区分炎症和肿瘤组织,帮助判别手术中裸眼肿瘤组织边界,实现精准医疗。
在能源领域,太阳能的转换也可以用带颜色的染料实现,在大幅提升效率的同时降低能耗。未来,体外的智能响应医学诊疗染料将成为业界研究的重点,可助力解决体外早期诊断关键试剂的“卡脖子”难题;智能基团不但能识别生物靶标产生荧光响应,还可以提高肿瘤光动治疗效率,实现从靶标识别到肿瘤诊疗的周期覆盖,有望实现临床应用,为健康提供新的诊疗手段。此外,电子信息领域的光学IT智能材料、彩色显示滤光片与高分辨彩色光刻胶等,也都在加速研究中。
目前精细化工领域还有很多新材料、新技术等待我们探索。比如,飞行器如何做到轻质高强,在降低能耗的同时保证性能优异,这是目前我们重点研究的问题。化学工业要创新研究对应材料,以此推动相关领域发展,完成历史使命,为化工行业发展做出贡献。
作者介绍:
彭孝军:精细化工专家,中国科学院院,大连理工大学教授、博士生导师士,大连理工大学深圳研究院院长,国家杰出青年基金获得者、教育部长江学者特聘教授,中国化工学会会士。兼任:精细化工专业委员会主任、日用化学品专业委员会主任、电子化学品专业委员会副主任,中国石油和化学工业联合会高端专用化学品专家委员会主任,中国电子学会柔性电子技术分会副主任委员。1986年获得大连理工大学硕士学位;1989年获得大连理工大学博士学位;1992年回到大连理工大学化工学院工作;1997年担任精细化工国家重点实验室主任;2008年当选为辽宁省首届攀登学者;2017年当选为中国科学院院士;2019年担任大连理工大学化工学院院长;2020年担任大连理工大学深圳研究院院长。彭孝军院士主要从事精细化工领域功能分子结构设计、清洁制造工艺的研究。从基础理论研究出发,形成了近红外比率荧光菁染料探针分子平台,为解决复杂体系荧光信息的定量获取提供了新方法,被中国国内外广泛应用;构建的耐候性喷墨打印染料产品体系,大规模产业化;创制的荧光探针在血液细胞分析系统的产业化应用,促进了中国在血液临床分析装备领域从空白到国际一流的跨越。授权中国国内外发明专利50余项;参与起草国家标准20余项、ISO国际标准5项;先后发表论文350余篇 ,2015年起连续多年入选全球“高被引科学家”。先后作为第一完成人,研究成果获得2013年国家自然科学二等奖和2006年国家技术发明二等奖,以及4项省部级一等奖、特等奖。被评为全国化工优秀科技工作者、全国优秀科技工作者,获全国创新争先奖,获全国五一劳动奖章。
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