科学驿站：技术发明一等奖背后的故事 瞿金平院士团队技术攻关 彻底解决“地膜污染”

文/羊城晚报全媒体记者 李钢

地膜覆盖种植可以有效地保持土壤水分，增加土湿度，可使作物增产高达三倍之多。因此，地膜覆盖种植技术被称为农业生产的“白色革命”。然而，由于过去使用的农用地膜极易破碎，且使用后难以回收，残膜在田地里日积月累，污染土壤，使得作物减产，从农业生产的“功臣”变成了破坏耕地的“祸首”。

自2013年起，高分子材料加工与机械专家、中国工程院院士瞿金平带领团队进行技术攻关，成功研发出 “高强度全回收增产地膜先进制造与循环利用”技术，解决了“地膜污染”这一难题。此项技术获得2020年度广东省科学技术奖技术发明奖一等奖。

调研发现：新疆农田每亩残留16公斤地膜

瞿金平回忆说，他曾经在2013年9月参加了“新疆院士行”的考察活动，当时调研发现，新疆每年有2450万亩以上的农田覆盖了地膜，但是每年留在地里的残膜量达到了每亩16公斤。

如何遏制地膜残留污染？瞿金平说，地膜是典型的高分子材料，而他的团队长年从事高分子产品制造技术研究，可以通过技术创新，解决这一难题。

从新疆回到广东后，瞿金平带领团队立即开始了地膜污染防治技术的研究。

他们发现，地膜污染防治的难点在于：农民为了节约生产成本只愿意使用超薄廉价的地膜；政府虽然极力推动地膜回收工作，但是费时费力回收的地膜没有得到妥善利用，极大地浪费了资源；此外，生物降解地膜产业化技术还不成熟，在一段时期内难以快速地得到实际应用推广。

带领团队进行攻关 提出创新概念

因此，针对这些难题，瞿金平团队提出了“高强度全回收地膜”的创新概念：要研制出一种高性能地膜，在使用期间不破，并且能够全部回收，还能在回收后实现再利用。

瞿金平团队通过自主创新将高分子产品制造机械的共性核心装置螺杆挤压系统换成偏心转子挤压系统，将原本高分子材料拖曳剪切流变加工的原理变成了体积拉伸流变加工原理。

瞿金平介绍说，剪切流变就像石磨磨细物料，会使塑料大分子链断裂；而拉伸流变就像擀面和面，塑料大分子链断裂很少，更适用于超高分子量聚乙烯等极端流变塑料的加工成型，大大拓宽了塑料加工的工艺窗口，传统技术加工不好或者加工不了的高分子材料都能很好地加工了。

这项名为“体积拉伸流变塑化输运技术”的国际首创新成果彻底颠覆了传统高分子材料加工原理，与传统技术比较，加工热机械历程缩短50%以上、能耗降低30%左右，对物料适应性广，加工制品的性能大幅提高，利于节约资源和保护环境。

新技术可彻底解决残膜污染

2014年底，结合体积拉伸流变塑化输运技术，瞿金平团队与企业合作研发成功多层复合薄膜制造过程自增强技术，制造出了一种厚度与普通地膜相当、服役完成后可全回收的高性能环保地膜。

这种新型地膜看上去只是薄薄的一层，实际上是3层或者5层叠起来的，层与层之间大分子向不同方向的取向，形成一个编织的效果，像编织布一样，所以它的纵横向拉伸、撕裂强度都非常高，抗穿刺性能也非常良好，实现了在服役期间不破碎，保温、保湿效果得到提高，地温也可提高，使农作物增产。

据介绍，新技术获得中国发明专利授权20件，申请PCT专利2件，目前已获美国、日本、俄罗斯、韩国等8个国家授权。新技术解决了超薄高强地膜制造的国际技术难题，使薄膜横、纵向性能大幅度提高，服役后的地膜性能仍优于国标新地膜的性能，成功将国外至少需要20微米才能实现一次机械全回收的地膜厚度降至10微米，可彻底解决残膜污染问题。