央视38分13秒！北化这个团队用了20年

2024年4月12日与15日，CCTV-10《创新进行时》栏目报道北京化工大学全生物基可降解鞋背后的研发故事，聚焦我校材料科学与工程学院先进弹性体材料研究中心在生物弹性体材料领域近20年科研成果。拥有自主知识产权的橡胶材料、实现从鞋带到鞋底全部可降解……他们走在科研第一线，创新研发技术，切实解决环境污染难题，让环保理念深入人心。

相关数据显示，全球每年有几十亿双鞋子被废弃，他们中的大部分不会被回收利用，而是会随着其他垃圾一起被丢弃或集中掩埋，鞋子上的许多材料自然降解的难度极大，长时间存在于土壤中，对生态环境产生巨大影响。

面对此问题，北京化工大学材料科学与工程学院王朝教授客观分析提出，实现整鞋的可降解最大的难点在于攻克橡胶鞋底的可降解技术，并用“吃西瓜”形象比喻生物降解橡胶材料的困难性。

在橡胶材料生产领域，北化科研团队一直坚持攻坚克难，实现生产可持续发展。早在2003年，中国工程院院士张立群就在北化，开始了生物基橡胶的研究，用淀粉、纤维素来发酵，再进一步合成生物基橡胶。

在整个团队历时十余年努力下，开发出许多生物基橡胶品种。张立群对其提出肯定，“来源是可持续的，甚至可以认为是取之不尽，用之不竭的。我们利用丰富的生物基原料，来构建新结构的橡胶材料，产生新的性能，让中国在合成橡胶领域有自己的声音，占据一席之地。”

作为张立群的学生，王朝正是研究团队中的重要一员，经过十几年的磨砺，曾经的学生已成长为老师，如今他带领学生利用这块生物基可降解聚酯橡胶，开始可降解鞋的研发。

生物基可降解聚酯橡胶得益于它特殊的分子结构，让微生物有机会将其破坏为较小的分子片段，进而被吞噬，实现降解。经过检测，这款橡胶在堆肥环境中3个月内，70%以上可以完全降解，符合国家相关标准，降解后的残留物也不会对环境产生污染。

“严谨的来说，我们这个橡胶是目前唯一一个本体就可以实现生物降解的一个橡胶材料。”王朝自豪地提出该橡胶在技术上的重大突破性。

在北京化工大学国家能源生物炼制研发中心，王朝与学生用食用过的玉米芯来为这种特殊橡胶的合成进行制备。他们将玉米芯打磨成粉末，在各种仪器中经过发酵、蒸馏、精炼等一系列复杂处理后，加工为合成橡胶必备的化学制剂。按照比例调配后，在真空、高温的环境中充分混合，几个小时后，一块可降解橡胶便宣告诞生。

制备得到的生物基可降解的橡胶，被称之为“生胶”，但其弹性、强度、耐磨性，都达不到鞋子性能的使用需求。王朝提出需要把生胶进一步加工，并将这个过程形容为“烤面包”，“生胶”就是面粉，需要加入多种辅料来实现价值，如引入“白炭黑”来提高强度和力学性能，引入防老剂来提高寿命等。

而为平衡降解性和稳定性之间的矛盾关系，从温度、时间、配方等多方面进行优化，团队一头扎进实验室，对诸多影响因素进行排查和验证，经过一年多时间、数十次调整，研发团队终于获得合格的橡胶鞋底。

几经波折，可降解鞋底从创想变成了现实。“全球首双！可生物降解的鞋底今天被做出来了！”第一次拿出鞋底的激动心情仍在王朝心中萦绕，也激励着他不断进行科研创新。

常见的运动鞋多选用人造皮革、化纤织物等来制作除鞋底外部分，大多数难以被自然降解。为解决此问题，王朝团队经过多次讨论与调研，他们最终选择汉麻纤维布料制作鞋面、玉米秆乳胶制作鞋垫、天然棉制作鞋带，整双鞋子实现“土里来，土里去”的循环过程。

第一批可降解鞋样品完成后，王朝将其送入机械测试实验室，承受各个角度的鞋底摩擦、上百次的反复弯折等测试，得出的数据符合标准。

项目组继续通过亲自试穿、降解性实验、滑板尖翻动作实验等检测可降解鞋的性能，证明出其足以胜任日常穿着，在剧烈运动中也有出色表现，并结合出现的问题，团队不断地反馈和优化。

近四年时间的研发、近百次的试制后，生物基可降解鞋的研制宣告成功。2022年8月，北京化工大学举行首批全生物基可降解鞋发布仪式，王朝将首批制成的500双鞋全部作为“礼物”，送给了校内的学生。

王朝解释原因，学生如果穿到学校自主开发的生物基可降解鞋，会更清楚地理解所做的科研工作是有价值的，是能够实现转化的，也可以激发学生的科研热情。同时，也希望学生通过穿着这样一双鞋子，随时可以意识到环保的理念。

距离第一批鞋子的发放，已经过去一年多时间，根据同学们的反馈，团队重新回到实验室，继续可降解鞋的研发工作，与郭宝春教授团队展开合作，进一步优化鞋子的工艺与性能，并计划开发有更多款式和功能的可降解鞋。

潜心科研，矢志奋斗，北化的科研团队将可降解鞋实现从0到1的突破，让技术在领域内呈领先位置，用科技的力量研制出更环保的产品。在未来，随着生物基可降解橡胶的批量化生产，这款生物基可降解鞋将走向千家万户，定会带来划时代的革新影响力。

今天，从脚下开始，绿色理念将会更加深入地走进每个人心中。在北化，我们一起走低碳环保可持续发展之路！

视频原链接

《创新进行时》 20240412 植物巧变鞋（一） (cctv.com):

https://tv.cctv.cn/2024/04/13/VIDE7DAfVZoCg02VkFAELoCY240413.shtml

《创新进行时》 20240415 植物巧变鞋（二） (cctv.com):

https://tv.cctv.cn/2024/04/15/VIDEuQaCy8U6xSiTWnMJpdYY240415.shtml?spm=C53121759377.PvNzMjwOU8x4.0.0

点击文末“阅读原文”，跳转观看“植物巧变鞋（一）”。

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来源|央视科教频道 材料科学与工程学院

文字|江雨阳

责编|侯莫瑶 张雪鸥

美编|王懿敬

审核|韩悦 夏颖

出品|党委宣传部

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