70后教授彭萬喜:從“木工”到木材“化學家”

21歲進大學，彭萬喜開始與“木”結緣，起步雖晚，但卻成為其一生的事業；當別人在研究和應用間搖擺，他心無旁騖，一頭扎進科研，催生出33項國家發明專利；在追求速效的時代，他盯住安全和環保，比較終引領了市場潮流。
木材加工是門技術活兒，哪需要什么科學？書生氣的彭萬喜經常碰到類似的詰問。起初，他自己也是這么想：“我也是進了大學才知道，木材加工并不等于傳統的"木工"，里面其實有很多科學技術問題值得研究。”
彭萬喜是中南林業科技大學“70后”教授。2013年末，時年39歲的他，捧回了2013中國青年科技獎。獲獎理由是他在木材制品的關鍵科學問題—阻燃、防腐和減排三方面作出的創造性貢獻，不僅解決了行業技術難題，同時也滿足了人們對綠色宜居的渴求。
21歲進大學，彭萬喜開始與“木”結緣，起步雖晚，但卻成為其一生的事業；當別人在研究和應用間搖擺，他心無旁騖，一頭扎進科研，催生出33項國家發明專利；在追求速效的時代，他盯住安全和環保，比較終引領了市場潮流。
從“木工”到木材“化學家”
木材加工是門技術活兒，哪需要什么科學？書生氣的彭萬喜經常碰到類似的詰問。起初，他自己也是這么想：“我也是進了大學才知道，木材加工并不等于傳統的"木工"，里面其實有很多科學技術問題值得研究。”
1995年9月，彭萬喜進入中南林學院（今中南林業科技大學）木材加工專業學習。研究生階段，在李存年教授指導下，他開始研究松木脫脂新技術。正是從這樣一門看似很窄的領域里，他逐漸摸到了門路。
“探明木材抽提物的分子溶出次序，構建溶出動力學方程，發現抽提物與細胞壁結構的協同效應，明晰松脂微/納米粒子溶出規律，提出松木酸性脫脂理論。”一則獲獎材料中這樣寫道。
要弄清楚上述問題，要用到大量的化學知識，僅憑大學期間學過的有機化學遠遠不夠。
“化學知識基本上全靠自學。”彭萬喜告訴記者。其中就包括上世紀90年代美國學者新著的《實木化學》，這門學問當時在國際上也才剛剛起步。
“木材化學是單獨研究木材的各個組分，主要為制漿造紙工業服務，而實木化學是以木材作為整體來研究的，主要研究木材加工和使用中的化學問題。”在發表于2004年的一篇論文中彭萬喜建議，以木材抽提物的研究為連接點，打破實木化學和木材化學的界線，實現兩學科的交叉。
事實上，林業并非一門高產論文的學科，木材加工領域更是如此。然而從2004年到2009年這6年里，彭萬喜獨立和參與撰寫的科研論文不僅數量可觀，還保持了較高的水準，成了名副其實的木材青年科學家。在此基礎上發明的松木脫脂配方與配套脫脂工藝技術，不僅可高效脫脂，還實現了零排放和抽提物的綜合利用。
“作研究論文不是目的。作出實實在在的成果，以成果轉化和應用推動行業發展，進而使老百姓從中受益，這才是比較重要的。”彭萬喜說。
妙法解除甲醛排放之憂
近年來，人造板在室內裝修中大量運用。由于木材人造板所用膠黏劑在使用過程會長期排放甲醛氣體，成為污染室內空氣、威脅居民健康的一大“殺手”。不獨木制品如此，沙發、席夢思床墊中填充的海綿也大量使用甲醛作防腐劑。
“雖然材料在出廠時都出具了合格報告，但甲醛排放量實際上已很接近國家標準限量值上限。當一個房間里裝了很多這樣的材料時，甲醛總量就很可能超標。”彭萬喜說。
目前常見的辦法是活性炭吸附，但吸附量有限，且并不能阻止甲醛釋放。面對高釋放期長達5年之久的甲醛，必須尋找一種新的阻止其排放的方法。
“既要將甲醛排放完全消除，還要不帶來新的污染源。”彭萬喜介紹，此外還要求材料容易獲取，并保持低成本，以滿足產業需求。他想到了使甲醛“固化”的辦法，將甲醛“鎖死”在木材里。
尋找理想的化合物是比較艱辛也比較重要的工作之一。為了尋找一種能與甲醛發生反應使其瞬間固化，而且分子量小、易揮發、難分解的化合物，“我們失敗了不下上萬次。”彭萬喜說。
現在，這種液態甲醛“固化劑”藥品已問世。使用時，只需把瓶蓋擰開，在房子里擱上個三四天，任其揮發，就能浸入木地板、墻面、天花板、衣柜、沙發里，與其中的甲醛發生瞬間化學反應，將其悉數固定，再也“跑”不出來。
“過去新房子至少得放上好幾個月才能入住。現在，夏天只需通風3到4天，冬天也只需要一個禮拜，就能放心入住了。”據介紹，固化后的甲醛不僅穩定性很好，而且不會產生任何其他的毒副作用，而且100平方米的房子處理用的藥品成本只需50塊錢。憑借該成果，彭萬喜榮獲了湖南省科技進步獎一等獎。
“巧合”中誕生的不燃木
與甲醛固定劑的研發經歷不同，曾獲國家科技進步獎二等獎的“無煙不燃木基復合材料技術”比較初來自一項偶然的發現，彭萬喜稱之為“巧合”。
攻博期間，彭萬喜所在課題組的廣州某合作企業老總，有一次去郊外散心，坐在山頭抽煙時他無意中發現，扔在地上的煙頭幾秒鐘便很快熄滅了。回來后，心中不解的老總立即把情況告知彭萬喜和他的博士生導師李凱夫教授。
會不會有一種特殊材料阻礙了煙頭的燃燒？憑著敏銳的科研意識，彭萬喜與項目組其他成員前往那座山頭調查，尋獲了一種礦石，并將其帶回實驗室分析。發現其中含有的一種無機化合物成分，的確具有阻燃的作用。就這樣，阻燃材料的研究進入了他的視野。
博士畢業后，彭萬喜回母校工作，與吳義強教授一道開展這項研究，希望將阻燃材料與木材加工相結合。
不過，要將無機礦物質融入到木材中難度很大，“當時我們也沒有別的招，只能把市面上所有的膠黏劑全部買來，一個個驗證，一個個排除，做了好幾年。”經大量篩選和試驗，終于摸索出一種“冷固化”膠黏劑及成型技術，成功地將這種無機材料與有機材料合成，摻和在了膠黏劑里。
據彭萬喜回憶，該成果拿去鑒定時，一開始有評委建議不用“無煙不燃”的說法，改用“高阻燃”。項目組現場展示一塊樣品的阻燃效果，在眾多專家的注視之下，放在煤氣灶上連續灼燒了1個小時，“手摸在板材背面上都不感覺燙”。而普通阻燃劑只要求達到延緩燃燒15分鐘，這是根據國際上消防隊從火災發生到趕到現場的比較快時間所制定的標準。
“由于使用了特殊的阻燃材料，火苗到阻燃層1毫米左右距離時，火就自動滅了，肉眼根本觀察不到燃燒。”彭萬喜說。這種無煙不燃材料已在廣州木易木制品有限公司，成功實現了產業化，“前來要貨的訂單已排隊到了一年以后”。