上海氟化學團隊：聚焦“小元素”實現“大夢想”

中國科學院有機氟化學重點實驗室新實驗樓

　　經過幾代人的艱苦創業，目前實驗室已形成了一支老中青相結合的研究隊伍，他們的研究成果在我國國防、航空航天、醫藥等領域中發揮著不可替代的作用。

　　一個“微不足道”的化學元素卻讓醫用代血漿、航空高溫潤滑油、導航陀螺油等這些看起來毫不相關的科研成果成為“血親”，還讓大批科學家凝聚在一起，立業尋夢。

　　這個在元素周期表中排行第九的叫做“氟”;這群因它而聚的群體在國際氟化學界有一個響當當的名號——“上海氟化學”。

　　在超過半個世紀的時間里，中國科學院有機氟化學重點實驗室(簡稱實驗室)科學家們用氟元素創造出一個個成果，奉獻著自己的光和熱。

　　因氟而聚，“小元素”承載“大夢想”

　　一個星期五，或許是因為過了下班時間，上海有機所的大院顯得很安靜。然而，當記者走進實驗大樓，卻看到各類儀器設備中間一個個身影仍在忙碌著。

　　走進胡金波的辦公室，他剛從一大堆文獻資料中“鉆”出來。談起氟元素，這位中科院有機氟化學重點實驗室主任興致勃勃，從書柜中取出一塊孔雀藍顏色的石頭，慢慢掀開氟元素與氟化工的“面紗”。

　　胡金波向《中國科學報》記者介紹，這塊彩色石頭叫做“螢石”，其主要成分是氟化鈣。當螢石與濃硫酸發生反應后，可以產生無水氟化氫，氟化氫經過電解后產生氟氣。無水氟化氫和氟氣被稱為氟工業的“血液”。

　　“在所有元素中，氟元素的原子半徑很小，電負性卻最大。氟原子與碳原子形成的化學鍵很強，這個特點讓含氟有機化合物和材料具有優異的穩定性，能作為各類高性能功能材料;同時很多有機含氟化合物具有優良的生物活性，目前國際上25%左右的醫藥和40%左右的農藥都含有氟原子。”胡金波解釋說。

　　從1886年單質氟被分離出來開始，有機氟化學已廣泛應用于醫藥、農藥、航空航天材料等各個領域。

　　“氟元素就像磚瓦，用它可以搭成各式各樣的房子。”實驗室研究員呂龍說。事實上，對實驗室的研究人員來說，這個成天打交道的小元素不僅寄托著他們的個人理想，還承載著心中的強國夢。

　　“我們想做好兩方面的事情，也就是“兩個面向”，一方面我們面向國家需求，通過研究出新的氟科學與技術，為我們國家的經濟社會發展和國家安全提供科技支撐;另一方面我們面向國際科學前沿，通過我們的創造性基礎研究工作，推動國際氟化學學科的發展，并使我國在國際氟化學領域中占有重要一席之地。”這是胡金波和實驗室全體科學家的想法。

　　立足國需，幾代人“接力賽場”顯身手

　　經過幾代人的艱苦創業，目前實驗室已形成了一支老中青相結合的研究隊伍，他們的研究成果在我國國防、航空航天、醫藥等領域中發揮著不可替代的作用。

　　上世紀50年代，黃耀曾、黃維垣、蔣錫蘷、陳慶云等老一輩科學家白手起家，成功研制出各種含氟油脂和氟塑料、氟橡膠，為“兩彈一星”和航天事業作出巨大貢獻。

　　上世紀80~90年代，隨著一些中青年學者學成回國，有機氟化學的主要研究骨干隊伍得到了新鮮血液的補充。實驗室在2002年被批準成立中科院重點實驗室。2005年以來，實驗室進一步引進了一批青年科研骨干，骨干隊伍的年齡層次得到了進一步優化。目前，實驗室擁有各類科研人員約200人，已成為國際上規模最大的氟化學研究團隊之一。

　　實驗室研制的導航陀螺油、衛星溫控涂層、氟橡膠讓有機所成為全國唯一相關產品供應單位;實驗室開發的含氟潤滑油，讓我國的高溫潤滑油實現了巨大突破。

　　最近兩年，實驗室青年科技人員從老一輩科學家手中接過了接力棒，積極承擔了中科院戰略先導科技項目——釷基熔鹽堆核能系統的部分重要研究任務，開展了鋰同位素的溶劑萃取分離技術以及高純氟化熔鹽的噸級制備研究工作。這兩方面工作目前均已取得了階段性進展，其中熔鹽制備工作已向其他單位提供氟化熔鹽超過1 噸。

　　擔當重任，推動產業發展

　　“我們一直把推動氟化學產業的發展視為自己崇高的職責。”其實，上海有機所為此作出了許多努力。

　　中科院院士、國際知名有機氟化學家陳慶云等人在上世紀70年代末首創的全氟表面活性劑—鉻霧抑制劑F-53，被廣泛應用于全國千余電鍍廠，極大地保護了電鍍廠工人的身體健康。

　　最近，呂龍和沈其龍等人發展了一種三價碘化合物，可以被用來向有機分子高效引入三氟甲硫基團。該研究成果最近作為特色文章發表在著名化學期刊德國《應用化學》上。

　　盡管實驗室研究碩果累累，但胡金波表示，目前，我國氟產品主要為附加值較低的低端產品，一些高端氟產品還需從國外進口，我國氟產業發展仍面臨著很大挑戰。

　　上海有機所所長丁奎嶺認為，研究成果對產業和科技顯現出突出貢獻還需要時間。“在這種情況下，我們有義務擔負起重擔，充分了解產業面臨的技術瓶頸問題，把握好氟化學研發的發展重點和組織方式。”

　　目前，為了更好地把實驗室科研成果轉化為生產力，為地方經濟服務，實驗室與遼寧省阜新市開展了戰略合作，共同推進阜新氟化工園區的建設。實驗室與阜新市共建的阜新氟化工研發中心目前正在建設之中。

　　蜚聲國際，以獨創研究樹自信

　　在立足應用研究的同時，實驗室并沒有忘記基礎理論的創新。事實上，在國際氟化學基礎研究領域，實驗室早已擁有一席之地。

　　上世紀70年代末到90年代，老一輩科學家們可謂“平地起高樓”，取得了許多原創性基礎研究成果。例如，中國科學院院士黃維垣發現的“亞磺化脫鹵反應”至今仍是國際氟化學界的著名反應。

　　近年來，我國有機氟化學發展已進入新一輪高潮。上海有機所一批年輕科學家嶄露頭角，他們圍繞有機氟化學應用于開發研究，發現了一類具有全新結構和高效除草活性的2-嘧啶氧基-N-芳基芐胺類衍生物，這是我國僅有的具有自主知識產權的農藥先導化合物，目前已經獲得了10多項中國發明ZL以及美國、日本、韓國等國的發明ZL。

　　卿鳳翎等人最近創新性發展了“氧化三氟甲基化”反應，帶動了該研究方向在全球范圍內的快速發展，被美國化學會出版的《化學與工程新聞》稱為“卿氟化”。胡金波等提出的“負氟效應”、開發的“胡試劑”受到了國內外同行的關注。

　　2012年，《化學與工程新聞》以封面報道形式列出世界各國化學家開發并受全球醫藥農藥界關注的9個金屬參與的氟化學反應，上海氟化學兵團以其獨樹一幟的研究成果，占據其中1/3的領地。

　　“科學研究不能浮夸，不能急功近利，只有腳踏實地、平心靜氣、堅持專注地搞研究，才會有靈感與重要發現。”說起實驗室成功的秘訣，胡金波如是說。