科创时刻 | 点石成“塑料”！走近2022年度“博新计划”入选者余亚东

走近科创青年，讲述科创故事。近期，“科创时刻”栏目聚焦浙江大学杭州国际科创中心（简称科创中心）2022年度“博士后创新人才支持计划”入选者，陆续带来了博士后金竹和胡静的故事。

今天，我们还将继续分享另一位入选者余亚东的经历，和他一起聊聊关于点石成“塑料”的故事。

点石成“塑料”！新材料带来无限可能

中国有个成语叫点石成金，出自汉代刘向的《列仙传》：“点石化金，以足逋赋。”说的是仙道可以点石头而成黄金，也比喻化腐朽为神奇。但是，你想过吗？如今的科学技术，真的有可能将矿物质变成和他们原有性质完全不同的物质。

这就是科创中心生物与分子智造研究院博士后余亚东的研究内容，这次他入选“博新计划”的课题是：基于无机离子寡聚体可塑制备高强韧的矿物基结构材料。

“这个课题你可以理解为：用矿物来制备‘塑料’。当然，这是个比喻，其实指的是我们可以利用无机离子寡聚体去制备和聚合物工程塑料一样拥有高强韧的机械性能和可塑加工性能的矿物基结构材料。”余亚东笑着说。

因为便捷好用，如今塑料已经渗透到生活的每个角落，大到仪器设备小到垃圾袋，到处都是塑料的身影。但是，由于构成塑料的高分子聚合物链的C-C共价键非常稳定，难以自发降解，塑料“方便”生活的同时，也形成了无处不在的白色污染，对陆地和海洋环境，生物都造成了巨大的影响。因此，开发新型环保塑料是确保人类可持续发展的关键。

无机离子矿物，作为地质环境最主要的组成部分，是一类环境兼容的可持续材料。但要把矿物变成“塑料”可不容易，相比较传统的聚合物塑料，矿物的脆性限制了它们作为塑料的应用。因此，余亚东的工作就是想办法降低无机矿物材料的脆性，增强柔韧性，从而获得类塑料的高强韧矿物基结构材料，用于取代部分聚合物塑料。

余亚东表示，在高分子化学中，长链结构赋予聚合物的柔韧特性，高度交联的聚合物长链网络使材料刚性增强。这种关系同样也适用于无机化学领域中的无机离子晶体材料。因此，降低矿物结构中的离子交联度是提高矿物材料柔韧性的关键。

在自然界中，生物矿化能够利用生物分子来控制无机晶体材料的结晶和结构。道法自然，余亚东在导师的指导下，开始使用有机聚合物来调控无机离子聚合，通过降低无机离子的交联度从而解决晶体脆性的难题。

最终，他选择通过聚乙烯醇（PVA）和海藻酸钠（SA）作为仿生有机分子来调控磷酸钙离子寡聚体的无机离子聚合，获得了具有周期性结构缺陷（Periodic Structural Defects）的磷酸钙纳米纤维，通过进一步的分级组装过程，能够形成宏观尺度上的体相材料。这种柔韧的矿物基复合材料作为一种潜在的新型塑料替代品，能够缓解并逐步解决塑料污染问题。

余亚东表示，这次“博新计划”的课题就是在原有“矿物塑料”研究成果的基础上，做进一步的深入研究。即在无机离子聚合的化学基础上，进一步结合先进的材料结构设计策略，使得“矿物塑料”在保持柔韧性的同时，显著提升机械性能，以期获得更优异、更实用的矿物基结构材料，并进一步推进其在高性能结构工程材料领域的应用。

本项目的研究符合国家碳中和和可持续发展的战略需求，有助于减少石油基塑料的生产与使用，促进低碳经济的发展。

“其实，从广义来说，我做的这些研究都是属于仿生矿化的领域”，余亚东说，通过模仿生物矿化过程，制备性能更好，更绿色的新型复合材料，是仿生矿化的重要使命。

柔性CaP纳米纤维的多级组装

形成宏观尺度柔韧的复合矿物

除了“矿物塑料”，余亚东目前在科创中心，还围绕仿生蜘蛛丝复合纤维、仿生肌肉水凝胶、仿生贝壳的层状复合材料等方面在开展相关研究。他说：“我们的目标就是更轻质、更高强、更高韧、更环保！”

依托更广阔的平台 做最喜欢的事情

仿生矿化处于材料科学、生命科学、化学和医学的交叉领域，它的创新离不开多学科的交叉汇聚，而科创中心本身就是一个创新集成的追梦舞台，这也成余亚东最初选择这里的原因。

2021年7月，刚从浙江大学化学系博士毕业的余亚东选择加入科创中心大家庭，在这里开始新的征程，他说：“我很喜欢做科研，做有创意的事情，在科创中心，我有了不断打破边界的机会和更广阔的视野。”

一流的科研设备，纯粹的实验环境，丰富的产业机会，余亚东把科创中心当成了第二个家。每天早上一睁眼就开始谋划一天的实验工作，从早上八点多到晚上十点多，一干就是一整天，余亚东表示，其实这个过程是乐在其中：“我希望把能用的所有资源都利用起来，不浪费好的机会和平台，尽可能去做想做的课题和项目。”

近年来，浙江一直高度重视科技创新工作，积极打造“互联网+”、生命健康、新材料三大科创高地，聚焦碳达峰碳中和技术制高点等重点领域。余亚东希望，可以在科创沃土上，抓住时代机遇，发挥所学专长，做出更多贡献！

金竹、胡静、余亚东，三位“博新计划”入选者是科创中心博士后的缩影，他们身后是科创中心蓬勃发展的科创青春力量。

2020年3月，科创中心正式入驻萧山，同年获批成立省级博士后科研工作站。

2021年3月，科创中心获得省级“优秀博士后科研工作站”荣誉称号。目前，科创中心在站博士后已有130余名。

科创中心正不断深化政产学研用协同发展，促进基础研究与应用研究、科技创新和产业创新的“双轮驱动”。以人为本，面向未来，我们期待和优秀的科创人继续并肩作战，书写更多精彩！

文字/图片：吴瑶瑶/孔晓睿

本文编辑：孔晓睿

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