科技日报记者 叶青
走进华南理工大学教授、黄埔绿色先进材料技术研究院执行院长王朝的办公室，记者被摆放在办公桌上的一双小白鞋所吸引。“这双鞋子的鞋底材料来源于土豆、玉米，是生物基可降解橡胶，在土壤等微生物环境下可在短期内分解降解，而在日常使用条件下能保持稳定。”王朝说。
为了把土豆、玉米变成生物基可降解橡胶，王朝及其研发团队倾注了近20年的心血，研发出具有我国完全自主知识产权的生物基可降解聚酯橡胶新品种，并使其从实验室走向生产线，为橡胶行业的可持续绿色发展作出贡献。今年，他入选第四届“青山科技奖”。该奖项由美团于2021年发起，是资助青年科学家的公益性奖项。
“从0到1”突破创新难题
王朝与生物基可降解橡胶研究结缘始于攻读博士学位期间。2008年，他的导师、中国工程院院士张立群在国际上首次提出生物基工程弹性体的概念，希望通过土豆、玉米等原材料制备生物橡胶新材料，使其能应用于工程领域。
这一看似天方夜谭的想法蕴含着我国科研人员强烈的环保意识。轮胎、鞋底等传统橡胶制品的降解周期长达几十年甚至数百年。此外，全球每年因传统橡胶制品产生的磨屑污染超过600万吨，它们渗入土壤、地下水、湖泊和大海，有些被鱼类吞食，最终进入人体。而这些磨屑即微塑料的重要组成部分。2025年，一篇刊发在《自然医学》上的文章首次确认微塑料可在人体大脑中累积，并且其浓度在近年显著上升。
“如果橡胶的磨屑落到土壤、水源后可通过微生物降解，就不会成为污染源了。”王朝介绍。他牢记导师的话——“用大宗的原料和简单的方法，做出最有用的东西”。以土豆、玉米为原料合成橡胶，原料来源丰富，且能快速再生。
“从0到1”的突破之路崎岖不平。研发初期，生物基可降解橡胶研究在国内外几乎没有任何文献和技术可参考。“生物基可降解橡胶需要大量的聚合设计和实验，但却无法被直接使用；加入哪些‘配料’才能做成鞋底、轮胎等可降解橡胶制品？这犹如把面粉做成面包，需要独特的配方和制造工艺，而且必须考虑环保的要求。”王朝回忆道，因此，他们只能不断地探索、做实验。
无数次的失败和难以发表的论文并没有让王朝失去初心。他毫不气馁，最终突破橡胶传统聚合工艺，成功合成出生物基可降解聚酯橡胶新品种。该橡胶的力学性能接近传统橡胶，堆肥环境下3个月降解率超70%，可分解成水和二氧化碳。
生产出全球首双可降解鞋
从一开始，王朝就瞄准产业化：“我的目标是用基础研究破解创新难题，加速产业化落地，解决橡胶污染的世界难题。”
如何找到有效的技术转化机制和途径？这一度困住了王朝。“我们实验室生产出的橡胶只是1、2毫米的小片，用来测试性能。但到工厂试生产后我们发现，鞋底厚度有时要求达到4、5毫米。因此我们需要根据市场产品要求来调整实验方案，完善工艺。”他说。
“工厂和实验室设备、环境不同，因此我们把工厂制作的材料带回实验室测试，对比各种性能，一旦发现性能较弱的地方，马上优化配方，再返回工厂生产，不断打磨才研制出理想的橡胶材料。”王朝说。
由于实验室和产业化之间有距离，王朝带领团队着手攻克从小试到中试的技术难题。他们重新设计反应装置，解决了放大生产过程中的一系列问题，为生物基可降解橡胶的产业化生产提供了重要保障。
如今，团队开发的数十种可降解橡胶新品种实现快速验证生产，可为下游企业提供定制化解决方案。“这就像我们为企业提供和好的面团，企业可以把它们任意做成包子或者饺子。”王朝说。
历时3年多，王朝也以生物基可降解聚酯橡胶材料替代传统鞋底，生产出全球首双可降解鞋。“我们选择了与国内品牌鞋企合作，预计今年将会在市场上陆续推出用我们的可降解橡胶生产的鞋。”他透露。
希望产品早日进入百姓家
“我们花了近20年研发出生物基可降解橡胶并推动其产业化，最终目的是希望能够解决传统橡胶引起的微颗粒污染问题。”王朝说。为了推进绿色先进材料技术开发，2023年9月，王朝加入华南理工大学，并出任黄埔绿色先进材料技术研究院执行院长。
研究院建设的全球首条千吨级生物基橡胶中试线今年即将投产使用，该条中试线具备多元化的产品生产能力，为兼容开发多元化、差异化的新型生物基可降解橡胶提供了全球最先进的硬件条件。
“我希望能尽快将可降解橡胶应用于轮胎，努力解决轮胎磨屑污染问题。”王朝说，2021年，他已研发出可降解橡胶轮胎，但由于轮胎对橡胶性能拥有高要求，他仍在进行相关验证工作。除了轮胎，他还希望拓展可降解橡胶的应用领域，比如口香糖、生物医用材料等。
回望近20年的研发之路，王朝坦言：“科研没有捷径，既然决定了要做的事情，就不要畏惧各种挫折。”
“我们下一步努力的目标是进一步确保产品工业化生产的稳定性和可靠性。最为关键的是让市场认可我们的产品。”站在新的起点，王朝的工作已安排得满满当当，他的最大愿景是让“用土豆、玉米制成的轮胎和鞋底”早日进入寻常百姓家。
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