2022朝阳区最美科技工作者|张红杰:做新时代制浆造纸业的中国匠人
作为我国现代制浆造纸技术、尤其是植物纤维基绿色环保材料领域的技术带头人,张红杰见证了新时代中国造纸技术的发展之路。
撰文/记者 王雪莹 编辑/贾朔荣 摄影/张星海
“造纸张,用纸浆,制浆造纸出纸张。”作为中国古代四大发明之一,造纸术的出现是人类书写材料史上的一次重要变革,直接推动了中国、阿拉伯乃至全世界人类文明发展的脚步。千百年间,中国造纸技术几经浮沉,经过无数中国“造纸人”的不懈努力,终有当今厚积薄发的盛世。张红杰——中国制浆造纸研究院有限公司研究开发部副主任、包装材料研发中心主任,作为我国现代制浆造纸技术、尤其是植物纤维基绿色环保材料领域的技术带头人,见证了新时代中国造纸技术的发展之路。
▲张红杰
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重识造纸术
很少有人知道,尽管古时曾是造纸术的发源地,但是近现代中国的造纸技术在很长一段时间里,都一定程度上处于落后地位。即便是山东等造纸大省,仅从体量上看,都存在明显差距。在这种大背景下,1996年参加高考的张红杰,考取了山东轻工业学院(现齐鲁工业大学)制浆造纸工程专业(现轻化工程专业)。
然而,直到通过系统学习了这门学科,张红杰才发现,自己曾经和许多人一样,都对制浆造纸技术有着“误解”。原来,尽管造纸术在中国已经有了两千多年历史,但它更多强调的还是工艺,是一代代匠人从实用性角度传承下来的技术与经验。相比之下,现代制浆造纸技术却是一门系统性学科,既包含了理论基础也囊括了技术规范。
从无机化学到植物纤维化学,从材料理论到制浆造纸工程,几年的勤学苦读让张红杰快速成长,然而即便如此,当他第一次看到国外先进的制浆造纸技术时,还是震惊得说不出话来。“光是设备的规格,都是当时国内的纸厂难以企及的”,张红杰无不感慨地说。
原来,自21世纪初开始,我国造纸产业虽然开始出现井喷式发展,但整体上依然是靠“量”不靠“质”,且门类较少、品种相对单一。在全国范围内,我国的造纸厂总量虽然已经达到了3500多家,但单个纸厂的生产体量都不大,有些厂的体量甚至不如国外部分造纸巨头的单条生产线。
2004—2006年在加拿大访问学习期间,张红杰曾经前往一家当地造纸厂参观。一进到工厂车间,看到一台台轰隆隆运转的造纸机,张红杰惊呆了。“那里的机器特别大!每台的宽幅足足有六七米以上,而彼时我国纸厂所用的机器,最大宽幅还不足三米!”张红杰回忆道。加拿大1971年的机器就能做到这个体量,而且到现在都能正常工作,不论是从制浆造纸装备水平,还是专业设备的维护,都值得令人赞叹。
▲张红杰到加拿大一家溶解浆厂参观造纸设备(由受访者本人提供)
站在巨大的机器面前,看着眼前比自己还高出一头多的大筛鼓,张红杰的内心感慨万千——在那一刻,他明白了“差距”一词的真正含义,也突然理解了国外同行的一些举动。原来,在加拿大访学期间参与当地的一个企业合作项目时,国外企业工程师在向张红杰等中国科研人员进行项目讲解过程中表现得格外耐心和细心,从对纸浆纤维进行多级筛分,到在生产线上进行工艺参数调试,再到分析理解实验数据……每一步都做了详尽的解答。
“他们其实是在教我们如何操作、怎么分析,当时国内对这方面检测确实缺乏关注。”时至今日,再回想起这段经历,张红杰的心情依然很复杂。“我们中国的造纸企业什么时候能做到这些?”
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攻关植物纤维原材料,与中国造纸共成长
回国后,张红杰先是在天津科技大学材料科学与化学工程学院教书。2019年,他放弃了学校稳定优渥的工作,来到中国制浆造纸研究院有限公司研究开发部,向制浆造纸领域更多前沿新技术发起了挑战。
人们常说,金山银山不如绿水青山。近年来,随着可持续发展战略的不断推进,绿色生态环保意识也愈发深入人心,国内外不同国家和地区相继出台了“禁塑/限塑”政策。一时间,长期被视为“能源和资源消耗大户”的制浆造纸产业也迎来了行业发展新的机遇。如何让植物纤维和纸基功能材料更好地为不同领域的绿色环保服务?怀揣着这样的问题,张红杰决定从新型的纸浆模塑包装材料入手,而他在博士研究生阶段开始的不同植物纤维原材料的性能研究就是一个很好的选择。
在近三年的时间里,张红杰牵头组建研究开发部包装材料研发中心,带领团队先后申请获批国家自然科学基金面上项目和青年基金项目,围绕植物纤维基可降解材料的一些关键科学问题开展应用基础研究,获得国家发明专利七项。针对工业品(电子产品、化妆品等)内衬包装用环保材料的形稳性与耐磨性、不同的可降解阻隔材料研发、食品纸浆模塑包装材料的无氟防油技术等方面开展了深入研究,极大推动了我国植物纤维基材料技术的发展。
▲张红杰主持参与硫酸盐浆生产线参数优化项目(由受访者本人提供)
即便如此,张红杰始终保持谦逊态度,不断创新。因为他深知,仅在理论上取得一些突破只成功了一半,还要将理论应用于实践。想让一项新的技术真正利国利民,离不开企业的接纳和市场推广。为此,张红杰又围绕新兴应用领域的纸基材料性能与品质提升,带领团队成员积极与国内知名企业、研究机构进行技术服务和相关成果转化,前后两次承担美团外卖委托的“纸质外卖包装推荐名录和创新孵化项目”,很好地实现了经济效益和社会效益的共赢。
从曾经的以量取胜,到如今绿色环保与产业发展并行,二十年间,借着中国经济快速发展的“东风”,经过无数像张红杰一样的中国造纸人的共同努力,从放在新能源电池里的超级电容器纸,到放在汽车变速器、柴油机等设备的纤维基密封材料……我国的制浆造纸产业实现了天翻地覆的变化。如今,张红杰再也不用为外国纸企的设备而感慨万千,恰恰相反,如果人们想看最先进的现代化制浆造纸设备,那么中国尤其是山东、江苏等地区的各大纸企已是最好的选择。
在与中国制浆造纸产业的共同成长中,怀揣着这样一颗匠心,张红杰用实际行动履行了自己曾经的诺言——“功成不必在我,功成必定有我”。
▲张红杰展示用纸做的密封圈样品
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脚踏实地,是良师也是益友
由于经常需要与企业进行技术交流与合作洽谈,出差成了张红杰的家常便饭。远离繁华的大都市,在偏远的纸厂车间里,一面要习惯时常“跑冒滴漏”的生产环境,一面又要与轰鸣的设备朝夕相伴,有时甚至一住就是小半个月……这样的生活不苦吗?每次面对亲朋好友的困惑,张红杰都坦然一笑——这不是一种辛苦而是一份责任。
在张红杰看来,工科专业的高等教育离不开实践认知,从认识实习到生产实习再到毕业实习,这是技术型人才培养的关键环节。“亲自到生产企业实践,能让人对自己所学的理论知识产生感性认识与理性认识,这是非常重要的。”张红杰说。正因如此,数十年间,张红杰都很重视每一次赴工厂的带队实习机会。“你只有亲自看过制浆和造纸的装备,才能有机会真正理解书本上讲的那些知识。”在张红杰看来,实习不是把生产流程简单地走一遍了事,而是要扎实、踏实地搞清楚每一个操作环节。渐渐地,张红杰的这份踏实与认真也感染了身边的学生。
在科研之路一走就是数十载,张红杰深知,科研工作是一场漫长的“马拉松”,正因如此,韧劲是科研工作者必不可缺的品质。“要能坐得住板凳,认准一件事就要潜心钻研,直到把事情彻底搞清楚。”他说,“科研当然允许失败,但是你必须得知道失败的原因是什么,没有打破砂锅问到底的劲头是不行的。”
除了咬定青山不放松的精神,张红杰也十分看重年轻一辈独立思考的能力。在他的鼓励下,许多学生毕业后也先后进入了制浆造纸行业,曾经的学生变成如今的“战友”,张红杰也在这种良师变益友的转变中不断收获进步和成长。
2014年暑假,张红杰第三次到加拿大访学时,与自己曾经指导的一位硕士研究生(当时他正在加拿大攻读博士研究生)在同一个课题组开展科学研究。闲聊间,张红杰得知学生的课题遇到了技术难点,进展缓慢。于是,张红杰每天结束自己白天的工作后就和学生一起探讨他的课题,亦师亦友,一次一次讨论实验方案,一条一条梳理课题思路……张红杰毫无保留地传授着自己积累的知识与经验,同时也从与学生的交流中获得新的灵感,张红杰享受这种技术交流的过程,也感受到了知识常学常新的快乐与满足。
在张红杰身上,有新时代中国造纸人脚踏实地、家国大任的伟大缩影,也有中国匠人骨子里坚韧刚毅、吃苦耐劳的高尚品德。择一事,爱一事,在中国制浆造纸业的崛起征程上,张红杰将继续用自己的光与热,点亮充满无限可能的美好未来。