薄如蝉翼，重逾千钧——记国产氯碱全氟离子膜研发带头人张永明

一块萤石摆在含氟功能膜材料国家重点实验室的展厅里，灰扑扑的，带着矿物的粗粝光泽。谁也想不到，从这块石头到一张全氟离子膜，要经历几十步复杂的反应和分离过程，整个工艺生产线摆起来有几公里长。更想不到的是，这张薄如蝉翼的膜，曾扼住中国氯碱工业的咽喉整整三十年。

张永明，上海交通大学化学化工学院特聘教授，含氟功能膜材料国家重点实验室主任，山东东岳集团首席科学家，第十二、十三、十四届全国人大代表，全国劳动模范。

一张膜：皇冠上的明珠

张永明与这张膜的相遇，始于他的博士后阶段。

在那时氯碱工业和新能源领域的核心关键材料全氟离子膜被西方垄断，我国基础产业氯碱工业受到了极大的制约，刚刚迈入学术殿堂的张永明，面对的就是这样一个严峻的挑战。“对这个情况我既震撼，又特别好奇，产生了要从事这方面研发的强烈念头。”多年以后，张永明是这样回忆那个起点的。

氯碱工业，通俗地讲，就是将食盐水通入电解槽，通电后同时产出氯气、氢氧化钠和氢气。其中，氯气和氢氧化钠是支撑国民经济的两大基础原料。从PVC到纯碱，从造纸到印染，从医药化工到新能源，氯碱工业的下游产业链覆盖了现代工业的根系。而在这个电解槽中，最核心的组件，则是一张全氟离子膜——钠离子通过它从阳极室输送到阴极室，完成整个化学反应。没有这张膜，电解槽就失去了心脏。氯碱工业在“三酸两碱”产业中占据了极为重要的位置，支撑着我国约六万亿元的国内生产总值。“一旦这张膜被断供，就会对我国经济产生无法承受的灾难性打击。”张永明说。

从20世纪80年代开始，我国相关领域就组织过多次攻关，然而这一难题却一直没能得到解决。原化工部副部长、前石化联合会会长李勇武曾评价：“全氟离子膜是一个国家的难题，曾列为化工部十大科技难题之首，我们用了三个五年计划进行攻关但是没有攻下来。”自此之后，全氟离子膜就被业内称为“皇冠上的明珠”——美丽，耀眼，可望而不可即。

这颗“明珠”，在年轻的张永明心中激起了波澜。“当时我想，我国离不开这张膜，解决这一影响全局的战略材料是国家意志，必须尽快做起来。即使不成功，也为后人铺铺路，因为这是国家的刚需和急需，中国务必要攻克这一难题，不能一直回避。”

这样一股“即使不成功，也为后人铺铺路”的韧劲贯穿了张永明二十多年的研究生涯。而彼时说这句话的人不过是一个刚刚决定方向的博士后，在他面前横亘着的，是一座座等待翻越的大山。在做了一年多前期准备后，张永明开始联系企业合作。他深知攻克这样一个难题需要企业的多方面支持，但这一步迈出去，比他想象得更加困难：“许多企业一听说这是个难以攻克的跨世纪难题，就拒绝了。”

转折发生在东岳集团。

“当时我联系到东岳集团时，立刻就得到了积极响应，第二天他们的总经理就带队到了上海，力邀我尽快到山东。”2003年，张永明离开上海，来到山东淄博。“我是在感动中，扎根在东岳二十多年。”

八年攻关：从无到有

攻克全氟离子膜的难题是一个系统性的工程，张永明对此也很明确的认知：“需要解决理论、技术、工程、装备等系列难题，技术路线很长，每一步都有看似难以逾越的难题，每一难题都可能成为最大的难题。”

从一块萤石到一张离子膜，中间横亘着几十步复杂的反应和分离过程。系列原料、中间体、单体、全氟磺酸树脂、全氟羧酸树脂、全氟增强网……每一个环节都布满技术壁垒，每一个壁垒背后都是发达国家数十年积累的工业机密。美国和日本牢牢掌控着这一领域的核心技术，中国市场对进口的依存度是百分之百。

“不管其他人怎么说，我们埋头做，做一点是一点，基础慢慢打。”说起那段日子，张永明眼中闪烁着当年的信心，“最终我们中国一定会把这个项目研究出来，可能国产氯碱离子膜不是在我们手上成功，但我们现在打这个基础仍旧非常必要。”

“在难题面前，树立必胜信心是我们制胜法宝。”他说，“办法总比困难多，不畏艰险，不畏困难，逢山开道、遇水架桥，勇往直前，这是二十多年全氟离子膜攻关的写照。”

从2003年到2010年，张永明带领团队先后突破了系列原料、中间体、单体、全氟磺酸树脂、全氟羧酸树脂和全氟增强网工业化技术，制备出第一代国产氯碱全氟离子膜DF988。

2010年，DF988在蓝星（北京）化工机械有限公司离子膜电解技术产业化试验装置上平稳运行3600小时。中国成为全球第三个拥有氯碱全氟离子膜核心技术和生产能力的国家。困扰我国基础产业三十年的重大难题，终于被撕开了一个口子。

国产氯碱全氟离子膜的问世，让中国氯碱行业从此有了“中国芯”。DF988膜问世不到一年，国家发改委就放下了担心，发布了用离子膜淘汰落后石棉隔膜的命令，由于国产氯碱全氟离子膜的保驾护航，到2015年，我国落后的石棉隔膜氯碱装置全部改造成先进的离子膜氯碱装置。我国氯碱工业受制于人的历史就此终结。

“DF988膜是我们团队在科技部和山东省委、省政府的大力支持下、历经八年完成的，是中国氯碱全氟离子膜从无到有的突破。”张永明说。

但话锋一转，他的语气沉了下来。

被狙击之后：从追赶到领跑

“我们刚刚高兴不久，美国和日本实力强悍的化工新材料企业立刻推出新一代氯碱全氟离子膜，性能远超他们在我国市场此前出售的膜，也远超我们开发的DF988膜，并且大幅度降价，导致我国刚诞生的氯碱全氟离子膜推广受阻。”

这是一次精准的“技术狙击”。DF988刚刚问世，推广尚未铺开，国外巨头就用更新一代的产品和更低的价格将市场重新封堵。八年的攻关成果，在商业化的大门刚刚推开一条缝时，就被重重合上。

“面对强敌，我们没有退缩。”张永明说。而这一句话背后，是又一条长达十四年的追赶和迭代之路。

“我们开发了从DF2801到DF2809九代膜，终于实现了‘从有到好，世界一流’的发展。”从DF2801到DF2809，九代膜，每一代都有新的技术指标要攻克，每一代都需要在理论、材料、工艺的复杂迷宫中找到新的出口。张永明曾坦言：“世界氯碱全氟离子膜领域竞争十分激烈，科技创新不能停步。”

2018年，团队成功研发出氯碱离子膜DF2807，经中国石油和化学工业联合会组织的成果鉴定确认，与国外同类产品处于同一水平。从“追逐目标”到“并肩同行”，这一步，张永明和团队走了八年。

但张永明没有满足于现阶段的成果，而是带领团队不断深入研究。从2018年至今，在深入开展基础理论研究的基础上，团队成功研发出新结构成膜聚合物材料和微纳结构构筑技术，研发成功DF2808氯碱全氟离子膜。

“目前，国产氯碱离子膜得到了大规模应用，市场呈现三足鼎立局面。”张永明说，“在氯碱全氟离子膜科技创新领域，中国已经走在前列。”

从被扼住咽喉，到成为全球领跑者。这条路，两段攻关加起来，走了二十多年。

张永明有过一个更长的回望。他把自己的故事放进了一个更大的坐标系里：“中国从20世纪60年代就针对氯碱用离子膜技术展开攻关，几十年来业内专家前赴后继、苦心研发，历经多年始终没有放弃，氯碱全氟离子膜才能够克服重重困难，打破垄断实现国产化，最终实现了几代中国氯碱人的梦想。”

从实验室到大地：680亿度电

一张膜从实验室走向工厂，走到轰鸣的电解槽中，走到广袤的工业版图上，才真正完成了它的使命。

“东岳公司是唯一生产国产氯碱离子膜的企业，公司的产品广泛应用于国内氯碱产业。”张永明介绍，国产氯碱离子膜适配国内外各种型号电解槽——零极距、复极槽——覆盖二点七到三点三平方米主流工业尺寸。新疆中泰、上海氯碱、山东信发、宁夏宝丰，这些国内大型氯碱龙头企业均已应用国产离子膜，用于生产烧碱、氯气，供给PVC、纯碱、造纸、印染、医药化工等下游产业链。

氯碱离子膜的重要性，用一组数据就可以清晰体现：由于国产氯碱离子膜的问世，我国氯碱工业节省电能六百八十多亿度，企业节约购膜费用超二百亿元。我国氯碱工业实现了大规模产业升级。

中国全氟离子膜的问世和发展，被载入《中国化学工业百年发展大事记》，并被推选为国家历史博物馆“伟大的变革——改革开放40年重大成就展”展出项目之一。从皇冠上的明珠到工业的基石，从卡脖子的枷锁到护佑产业升级的盾牌，这张膜走过的路，凝聚了太多人的心血。

张永明始终记得那个起点。2003年，他从上海来到淄博时，面前是看不到尽头的技术路线，身后是二十年的曲折攻关过程。在省、市两级政府的支持下，他先后组建了东岳研究院，进一步获批国家重点实验室和全国重点实验室。“山东省也把我作为山东的一员，作为省委组织部和统战部重点关注的山东专家，我也被山东省推选成为十二、十三、十四届全国人大代表和全国劳动模范。”

作为全国人大代表，张永明曾在2022年全国两会上建议，强化已有的国家重点实验室的重组和建设，不再区分学科类和企业类，注重高校研究院所与企业国家重点实验室的有机重组。他还建议山东以产业和科技优势争创国家级科创中心：“创新和产业无缝对接，强强联合，面向国民经济主战场、面向国家重大需求、面向国际科技前沿、面向人民生命健康，多出成果、快出成果、出大成果”。

这些话，说在人民大会堂的会场里，背后陈列着的，是他在实验室和生产线上度过的无数个日夜。

师者与学者：何为科学家精神

张永明的学术根基，扎在一条清晰的师承脉络里。

1978年，他考入大学。“当年是高考后分数过线才通知报志愿，机缘巧合就选了化学专业”他回忆这段经历时语气朴素，几乎不带任何修饰，“毕业后工作两年又去读研读博，博士毕业后就到上海交通大学工作了。读书期间只是积累化学化工领域的知识，博士毕业后才确定以后的科研方向。”

读博士期间，导师对他的影响很大。他的导师是我国高分子材料领域著名科学家应圣康教授。“他治学严谨，对学生要求严格。”张永明说，“我特别受益于他鼓励学生从更广阔的方向思考问题的思维方法。”

从更广阔的方向思考——这句话在张永明后来的科研生涯中反复回响。当他面对全氟离子膜这个国家级难题时，那种“为国家战略需求而做”的视野，那种“即使不成功也为后人铺路”的格局，与导师当年教给他的思维方式一脉相承。

胸怀祖国、服务人民的爱国精神，勇攀高峰、敢为人先的创新精神，追求真理、严谨治学的求实精神，淡泊名利、潜心研究的奉献精神，集智攻关、团结协作的协同精神，甘为人梯、奖掖后学的育人精神——这是二十多年来，张永明对自己的要求。

“结合二十多年科研和心得体会，我就是按照这个要求实践的。”他顿了顿，“只是离要求还有距离，今后要不断努力，争取做得更好。”

谈到面向未来的方向，张永明的目光越过了氯碱离子膜，投向了氢能。“氢能最大价值不是局限于乘用车，核心突破口是构建‘太阳能-氢能耦合大体系’，打通工业深度脱碳、重载交通、储能与绿氨合成等多元场景，实现可再生能源的大规模消纳与跨区域调配。”

对于那些想要投身新材料行业的青年科研工作者，张永明说了这样一段话：“化工新材料是现代世界发展的物质基础，意义非凡。选择这个领域的科研工作，就是选择了一条科技报国之路，只要一步一个脚印奋勇向前，一定会到达理想的彼岸。”从一个“机缘巧合”填报志愿的农村孩子，到一个改变了中国氯碱工业格局的科学家。这条路，他用双脚一步一步量过这条通往理想的科技报国之路。

二十多年前，他在博士后期间第一次了解到全氟离子膜时，这张膜还像是皇冠上的明珠，引人注目而难以触及。今天，中国已成为全球氯碱全氟离子膜领域的引领者。国产氯碱全氟离子膜推广到了国内百分之八十以上的氯碱生产企业。从萤石到膜，从无到有，从有到好，从好到世界一流。

这是二十多年来，张永明一直在探索的路。

“即使不成功，也为后人铺铺路。”如今，路已经铺好。上面奔驰着的，是中国氯碱工业的未来。

（大众新闻记者 龙女）