实验室以“四个面向”推进科技自立自强,以丝绸与生物基纤维材料产业高质量发展为目标,促进重大原创成果产出,为国家“一带一路”倡议、“健康中国”“科技强军”与“双碳”等战略的顺利实施提供有力支撑。
习近平总书记两次访问古巴期间,专程考察卡斯特罗农场桑园并就中古蚕桑合作事宜作出重要指示(图14)。为贯彻落实习近平总书记指示,中古双方签署了《中国古巴蚕桑合作行动计划》,并揭牌“古巴–中国蚕业科技合作中心”。依托中古蚕桑合作项目,实验室凭借标准化蚕桑生产、功能性蚕丝产品开发等关键优势,成功向古巴输出适宜的蚕桑品种,转移种养技术,建立古巴–中国蚕丝实验室,助力古巴构建完整的蚕桑生产体系和科研平台,累计拓展桑园达4.5万余亩。古巴政府多次高度评价中古蚕桑合作项目,卡斯特罗两度接见中国蚕桑专家,该项目获得古巴国家奖,中古蚕桑项目已成为“一带一路”倡议在拉美落地实施的标志性成果。

图14习近平总书记参观中国援建的古巴桑园并就中古蚕桑合作事宜作出重要指示
实验室瞄准蚕丝蛋白医疗器械产业的前沿热点和中古双方共同关注的关键技术,以丝素蛋白作为载体,创新设计天然中医药负载方法,实现具有完全自主知识产权的抗菌抗炎医用蚕丝缝合线国产化,填补了国内外在该领域的技术空白。该成果依托国家重点研发计划“中古科技创新合作”专项,相关技术已成功向古巴转移推广,打破了欧美发达国家对古巴在该领域的技术封锁(图15)。成果获授权发明专利12件,荣获中国丝绸领域十大科技成果奖、中国纺织工业联合会优秀专利奖等奖励3项。

图15医用蚕丝缝合线关键技术在古巴转化推广
代表性贡献2:突破蚕丝蛋白健康材料产业化瓶颈,建设“健康中国”
实验室为攻克人体受伤皮肤高质量快速愈合的世界难题,基于蚕丝蛋白材料研制了具有组织粘附性的多孔海绵支架,开发了具有优异促组织再生能力的可吸收人工真皮,用于皮肤创口、骨科手术创面的再生修复。材料满足三类可植入医疗器械对生物安全性的要求,完成临床入组50余例、临床试验20余例,综合性能优于市场同类产品,并实现了每年 1 万片的生产能力,填补了蚕丝蛋白人工真皮产品的国际空白,授权国家发明专利35件、国际发明专利1件。
实验室2项成果入选2025年工业和信息化部和国家药品监督管理局发布的生物医用材料创新任务揭榜挂帅项目(丝素蛋白方向)。生物型接骨空心螺钉实现了体内可控降解,完成了国际首次注册临床试验,2024年进入国家创新医疗器械特别审查通道,成果达到国际领先水平(图16)。

图16丝素蛋白骨钉产品开发与注册临床应用
代表性贡献3:创新生物基纤维纺织品变色隐身应用,推进“科技强军”
实验室面向未来产业科技发展前沿,开发了以生物可降解PHA为主体的光敏及温敏生物基变色纤维(图17)。在PHA纤维高效制备关键技术、PHA纤维及制品全流程一体化开发技术等方面实现突破,建立了具有自主知识产权的、从原料生产到纺丝加工与后道应用全流程PHA纤维柔性化制备技术。建立满足军用装备要求的面料设计与加工体系,并进行服装设计与开发,形成应用示范。智能生物基纤维相关成果申请国家发明专利15件,其中授权7件,制定团体标准3项,获省部级科技成果奖2项,有效拓展了生物基纤维在国防军事领域的应用前景。

图17 生物基智能变色纤维、面料与迷彩军服应用展示
代表性贡献4:全球首创捕集二氧化碳制备聚酯纤维,助力实现国家“双碳”战略目标
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维产能居化学纤维之首,却长期受“高石油依赖、高碳排放”双重困扰。实验室攻克了低能耗碳捕集、耐硫耐氧催化剂、温和条件加氢、聚合级乙二醇(EG)精制等关键工艺,建立了“CO₂–碳氢协同–EG–PET”四位一体绿色合成新范式,实现了CO₂到PET材料的全链条、标准化量产。自主开发通用型催化剂体系,可直接将CO₂与废氢气进行温和加氢,高效转化为甲醇、乙醇酸甲酯等C₂平台分子,再经低能耗聚合级EG精制单元,制得纤维级EG(纯度≥99.9%,吨产品碳足迹减少0.45吨)。实现了“废气–C₂中间体–聚酯级EG–PET”全化学法闭环,相较原生纤维碳排放降低31.2%。
建成全球首条“CO₂捕集利用–绿色EG–功能性PET纤维”低碳循环绿色产业链,10万吨/年CO₂制绿色甲醇项目已正式投产,一期建设完成年产3万吨碳循环利用PET纤维能力,对纺织行业的可持续发展具有示范引领作用。授权发明专利5件,获得“国际纺联可持续和创新奖”,并受邀在联合国可持续发展高级别政治论坛发言,分享绿色发展创新实践经验(图18)。

图18 二氧化碳捕集“负碳纤维”绿色生产
2.面向国家高质量发展需求,承担重大科技项目任务
实验室紧紧围绕国家绿色转型战略,充分发挥现代丝绸与生物基纤维材料产业在其中的支撑作用,主动承担国家重大科技专项任务,持续强化关键技术攻关与实验研究,大力推进重大技术自主可控。评估期内,先后承担包括国家重点研发项目、国家杰出青年科学基金项目、国家基金委重大项目和JG重大项目等国家级和省级重大项目22项(代表性项目见表2)。
