在我国培育和壮大新质生产力、推进绿色发展的当下，以生物基材料替代传统石化资源成为工业发展的重要方向。在化工领域，聚氨酯广泛应用于建筑、电器、家居、航天等诸多行业，被誉为“第五大塑料”，但其生产仍高度依赖石化原料，面临环境友好性不足、高端产品进口依存度高等问题。生物基聚氨酯的研发与应用成为行业焦点。

南京工业大学郭凯教授团队以非食用性植物油为原料进行结构设计与创新，通过微化工技术实现高性能生物基聚氨酯多元醇的精确制造，实现了新型生物基聚氨酯材料的开发与应用。基于该技术获得的发明专利“一种植物油多元醇及其制备方法与应用”（专利号：ZL201510767650.3）获得第二十五届中国专利金奖。前段时间，本报记者对该专利发明人、南京工业大学副校长郭凯进行专访，了解其金奖背后的故事。

郭凯团队科研人员对生物基材料进行红外压片与测试

“科学研究需要打破惯性思维”

2010年，郭凯从国外归来后入职南京工业大学。彼时，生物基聚氨酯的制备面临两大难题：如何开发高性能生物基聚氨酯多元醇新结构？如何在工业上通过植物油为原料高效精准地制备出这个新产品？

为此，郭凯团队开展了大量实验研究，并结合计算机模拟技术，设计了高性能生物基聚氨酯多元醇新结构。“但是我们运用的原料是植物油，它本身里面的组分就是不稳定的，同时传统工业制造难以精准控制反应过程，我们用微流场技术解决了这个问题。”郭凯告诉记者。

微流场技术又叫微化工技术，就是把大型的化工装置微型化。“如果传统的化工过程是‘炖羊肉’，我们就是在‘涮羊肉’。”郭凯用一个比喻形容微流场技术：其目标是一致的，都是把“肉”做熟；方法也是一致的，都是用“水”去煮。但是，炖羊肉需要很长时间，涮羊肉只需几秒。这是因为涮羊肉时，羊肉切成片后受热面积大幅增加，少量的水就可以把肉煮熟，能耗被节约了下来。

“这样的创新实际上是打破了科研的惯性思维。寻常从实验室到工业应用，大家总想将反应放大，我们反其道而行，以更小的尺度来实现反应。”郭凯介绍，这样可以把反应速率提升百倍甚至千倍，传质传热的效率提升千倍。十几个小时的反应，有时几秒钟到几十秒钟就可以做完；以往两三层楼高的反应釜才能完成的化工过程，通过把大型的化工过程微型化，能够实现在一个茶水柜大小的反应装置中完成，被业界称为桌面上的绿色工厂。

郭凯团队科研人员观察热压成型的生物基材料

郭凯团队推进了微流场技术从实验到工业化应用的进程。在产业化过程中，无论是对装置制造，还是对整个复杂系统的集成要求都比较高。“我们当时在国际上比较早提出来通过流场内部结构优化，去拓展它的边界。我们希望在保证它百微米级别的反应效率情况下，把这个通道做大。对于很多反应，我们目前可以做到厘米级别，也就是说在工业上，单个通路每年的处理量就能做到万吨。”郭凯说。

“把论文写在车间里、装置上、产品中”

“习近平总书记指出‘广大科技工作者要把论文写在祖国的大地上’。我们践行总书记指示，把论文写在车间里、装置上、产品中，所以我们一直关注如何将实验室里的研发成果运用在工业上。”郭凯说。

从实验室到工程化再到产业化，一路走来，随着不断贴近应用，郭凯团队考虑问题的角度也在不断变化。郭凯向记者分享：“我们最早开展这项研究的时候，是用豆油作为基础原料。当时我们只是考虑在实验室做成这件事，而豆油是最易获得的植物油原料。真正进行产业化以后，我们就要考虑‘不与人争粮，不与粮争地’的问题了，这时显然不能拿可以食用的豆油作为生产原料。现在我们更多地用棉籽油、蓖麻油这类非食用油作为原料。这就是典型的从学术思维到产业思维的转变。”

技术产业化落地后，郭凯团队开始思考，如果将蓖麻油作为原料，是否可以带动区域产业整体发展？比如，可以利用蓖麻的耐盐碱性，在江苏与盐碱地的利用进行联动。“我们考虑在盐碱地上种蓖麻，再把产出的蓖麻油嫁接到工业体系里去。”郭凯说。

“如今，我们的技术在国际上处于领先水平，更需要用完备的知识产权布局来保护这些创新成果。”郭凯介绍，依托此次获金奖专利，团队进一步提出新结构、新工艺、新装备、新应用，开发出系列针对各类应用场景的高性能生物基聚氨酯新材料，获授权发明专利60余件，其中国际专利14件，构建了完备专利群并形成技术保护，并通过专利许可方式在国内外实现转化。专利技术开发的生物基聚氨酯材料成功应用于铁路隧道保温隔水、海上风电动态防腐等国家重大工程。

创新寄语

“创新成果要实现应用，需要到产业中去寻找问题，而不是在文章中找热点，只有贴近产业、走向产业、拥抱产业，把自己的所长跟国家所需、行业所盼有机结合，才能让创新成果更高质量地获得应用。”郭凯表示。（图/文 本报记者 吴珂）

2025年11月21日《中国知识产权报》第12版：https://sz.iprchn.com/bz/html/content.html?date=2025-11-21&pageId=59884e99-0578-4341-9fca-5fd8484fa751&pageIndex=12&cid=1&articleId=61c7bb8b-a92b-4c63-9cfa-9cea0130918e&articleIndex=2