在近日召開的國家科學技術獎勵大會上，復旦大學材料科學系教授武利民領銜的“硅氧烷雜化聚合物功能涂層設計制備新技術及其應用”獲得2023年度國家技術發明獎二等獎。這也是武利民時隔14年，第二次摘得該獎項。
在第一次獲獎基礎上，武利民敏銳意識到高端裝備的高性能、功能性聚合物涂層將是未來的“卡脖子”關鍵技術，于是將目光從民用轉向工業，帶領團隊持續躬耕十余載。
面向國家重大工程重大裝備需求，武利民團隊避開國外的知識產權保護和技術壁壘，從基礎研究做起，圍繞樹脂雜化、功能微球構筑等研發一系列具有自主知識產權的聚合物涂層，實現了從跟跑到領跑的跨越，為大國重器鑄就“涂層之盾”。
上九天守護“天問一號”
聚合物涂層是許多行業和高新技術領域不可或缺的關鍵材料，其性能直接關系到產品的安全性、使用效能和壽命，對國民經濟建設和國防安全至關重要。
我國2020年成功發射的首個火星探測器“天問一號”，在火星開展探測任務，其電源供應全靠3000塊太陽能面板轉化太陽能。一旦面板表面積塵，就會影響太陽能轉化效率，導致電力供應不足。
針對遙不可及、復雜多變的火星環境，武利民團隊為“天問一號”量身打造一款具有自清潔功能的聚合物除塵涂層，能夠長期保持太陽能面板清潔、不沾灰塵，確保太陽能高效轉化。
該涂層不僅可以自我清潔，還能自我修復。涂層的內部結構、微結構和拓撲結構“再生”至受損表面，使其恢復原始的表面特性和功能，就像人的皮膚受傷后可愈合一般。這便解決了探測器受火星巖石撞擊導致表面受損的問題。
下五洋保衛大型艦船
尖端的聚合物涂層技術，要經得起各類極端考驗。武利民的科研成果不僅能“上天”，也能“入海”。
軍艦和遠洋貨輪在內的各種艦船，常常由于海水侵蝕和海洋生物污損而造成船體腐蝕、增重和航行阻力增加。大型艦船每隔兩三年就需要返回維修廠進行維護，費用高達上億元，且維修時間通常需要半年到一年。
然而，長期以來，國內聚合物涂層主要集中在中低端行業，高端領域都被歐美涂料企業所壟斷，涉及大型水面艦涂層更是被國外禁運。即使是國外海洋涂層也仍然存在樹脂分子鏈水解拋光速度不穩定、涂層間作用力弱、無自修復自清潔功能、性能難以滿足要求等問題。
立足國家重大需求，武利民團隊獨辟蹊徑，提出了硅氧烷雜化樹脂成膜物分子設計和涂層表面微—納結構創制的新思路，發明了一系列高性能海洋防污聚合物涂層、高性能防腐涂層，延長了艦船維護周期和使用壽命，性能達到并部分領先國外同類產品技術指標，提升了我國在聚合物功能涂層領域的國際地位和影響力。
轉化成果服務美好生活
從昔日默默無聞的青年科研人員，到如今被國際同行評價為“世界上公認的從事聚合物智能涂層研究開發的領導者之一”，武利民在材料領域摸爬滾打近三十年。
起步階段，科研條件差。武利民經常蹬著三輪車，把每周實驗后的廢棄物品運到廢品倉庫處理;等不及學校采購化學試劑，就擠上公交車自己去試劑公司購買。十年沉淀，厚積薄發。這一階段，他的研究主要面向建筑、汽車等民用領域，為這兩大產業的蓬勃發展提供了重要支撐。
2010年，武利民摘得2009年度國家技術發明獎二等獎后，開始向新的學術高峰進發。他與自己立下又一個“十年之約”——聚焦于高性能工業涂層的研究，致力于實現關鍵領域的自主創新。
這一階段，武利民堅持“兩條腿走路”。一方面做好應用基礎研究。團隊在國際著名期刊發表學術論文600多篇，獲授權中國發明專利超過80項、美國專利3項、國際PCT專利6項，出版國際上第一本功能聚合物涂層英文專著。另一方面打通產學研合作。團隊自2009年起就與國內外著名企業合作，相關技術成功進行了產業化，產品應用于多種型號艦船、遠洋貨輪以及“天問一號”等國家重大工程，為重大裝備的高效使用提供了不可或缺的材料保障。
展望下一個十年，武利民團隊還將在功能聚合物涂層領域繼續突破，讓更多成果走出實驗室。
他們要為航天器開發更輕薄、性能更穩定的高性能涂層，如能夠完全反射或吸收可見光的 “超白/超黑”涂層、導熱涂層、傳感涂層等，幫助航天器節能、減重、降低干擾以及實時監測變形等。
他們也要將此前的各項成果運用到更多民用領域中。如“天問一號”太陽能板的自清潔涂層技術，應用于汽車，可以讓人們減少洗車頻率;應用于飛機，可以防止機體外殼冬季結冰，減少除冰車使用頻率;應用于手機，能防止指紋和油漬的堆積，保持屏幕清潔……
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