今年4月25日下午，中共中央政治局常委、国务院总理李克强访问了我校高分子材料国家重点实验室。当了解到郭少云团队研制的全世界首台万层级高分子微纳层叠共挤出装置生产的一点几毫米厚的“片材”竟然有32768层时，他吃惊地问：“这个有极限吗？”还引用《庄子》经典典故对层叠技术进行了形象而又贴切的表述：一尺之锤，日取其半，万世不竭。

访问期间，总理和郭少云教授现场交流

总理饶有兴致地观察材料的微观层结构

十年攻关铸就“川大智造”
在自然界中，许多性能优异的材料大多都有层状复合结构。比如，结实的树木就有一圈圈的年轮，坚硬的石料就有很多岩层，色彩斑斓的蝴蝶翅膀上就有成千上万的细小鳞片……
受大自然的启发，层状复合和杂化是实现高分子材料高性能化和功能化的重要途径，但通过传统的机械连续、胶接连续和混合链接的方法加工的高分子材料，由于层数少，性能和功能提升不明显。
如何大幅提高高分子材料的复合层数，并精确调控共混物的多层次结构呢？
从2005年开始，郭少云教授带领团队开始了高分子复合材料的微纳交替层状结构构筑成型新思路和新方法的研究。

郭少云教授（右二）团队探讨层叠共挤出装置

通过十年的技术攻关，团队终于实现了重大技术突破，成功研制出世界首台万层级高分子材料微纳层叠共挤出装置。

层叠技术层倍增示意图

据郭教授介绍，该装置利用传统的高分子加工技术和独特的流道设计，可以一次性连续稳定的定构成千上万层的微纳多层结构，单层厚度可跨尺度调控，实现了高分子功能与结构一体化构造的“川大智造”。

关于层叠技术，团队在国内外学术期刊发表了100余篇科研论文，申请专利20余项，经教育部专家鉴定为：“整体技术具有原创性，达到了国际领先水平。”该成果也获得了四川省科技进步奖（技术发明类）一等奖和成都市科技进步特等奖。

装置生产的16384层材料微观形貌图

产品出口突显国际竞争力
技术研发的最终目的当然是为了产业化应用。2009年，国家提出了《高速列车关键材料及部件可靠性》项目。高速列车由于速度快，车厢需要在减轻重量的同时还要隔音降噪、减震阻燃，传统的材料无法满足。为了解决材料轻质化和高隔声量之间的矛盾，团队联合企业共同申请到了该项国家科技支撑计划项目。

“到2013年底最后验收的时候，我们利用层叠技术开发的层状高分子隔声降噪复合卷材达到了轻、薄、宽温域、隔绝低频噪声四大指标，还可以使每节车厢减重100公斤，成功解决了高速列车对材料高效隔音、环保阻燃以及轻量化的技术难题，质量达到了国际领先水平，成为中国出口埃及动车项目的指定产品，并在石油化工管道和燃气电厂噪声治理工程等领域得到广泛应用，取得了良好的经济效益和社会效益。”团队成员吴宏教授介绍说。

层状复合降噪材料在埃及动车上应用

            层状复合降噪材料在石油化工管道、燃气电厂噪声治理工程中应用

此外，团队开发的层状高分子阻尼减振复合片材，成功解决了现有阻尼产品宽温域、环保阻燃及自粘性的技术难题，成果已在中车集团进行试车实验。
供给侧改革为高端“智造”奠基
据介绍，我国高分子材料产量已超过一亿吨，是现代工业和高新技术的重要基石，已成为国民经济基础产业以及国家安全不可或缺的重要保证。科技部、工信部等部委制定的“十三五”规划显示，高分子材料作为新兴产业重要组成部分纳入到“十三五”国家战略性新兴产业发展规划，并列入国家重点专项规划，成为引领产业转型升级重要指引。
然而，当前我国高分子材料行业总体面临产能严重过剩、企业盈利能力不高、加工装备仍以中低端产品为主，在国际上尤其是高端市场上竞争力比较弱等诸多难题。如何促使高分子材料行业由资源浪费、低端化、同质化的现状转向资源节约、产品差异化、高附加值的可持续发展道路，需要进行一场强而有力的“供给侧改革”。
“在工业化生产中，高分子复合材料达到上千层就能满足高性能化和功能化的需求。”郭教授介绍说，“我们之所以要做到上万层就是为了研究如何将通用高分子材料经微纳层叠复合赋予其更优异的功能与性能，揭示在可控交替微纳层状结构形成过程中的物理化学作用规律、热力学和动力学调控机制、微纳尺度效应、功能耦合效应和界面协同作用。”
经过探索研究，团队揭示的多组分体系在微纳层叠过程中的形态结构演变规律及其形态结构调控机理，以及发现的微纳层叠复合结构在功能方面所呈现的一些新现象和新特性在国际上都具有原创性，研究成果达到了领先水平。

目前，团队运用层叠技术成功打造了“功能高分子材料设计——制造——工程化应用”一体化研发平台，有望为高强高韧材料、高阻隔包装材料、声纳隐身材料、电磁屏蔽、微纳电容器高性能介电材料、多种药物的一体化可控缓释材料等高端制造提供技术支撑。

（转载于微信公众号：大川 2016-6-22）