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两校名师讲堂系列报告之510期:粉体技术在化工新材料产业所发挥的作用
作者:化学化工学院     日期:2026-10-28     来源:科技处    

摘要:

本次讲座围绕《粉体技术在化工新材料产业所发挥的作用》主题展开分享。盖国胜教授结合自身在粉体工程领域的科研积累与产业实践经验,系统阐释了粉体技术以“颗粒微观形态调控”为核心的底层逻辑,以及其在解决多相过程优化、终端产品提质增效、下游应用适配等产业痛点中的关键价值。本次讲座兼具理论深度与实践指导意义,为在场师生搭建了连接粉体技术理论与产业应用的桥梁,拓宽了师生的学术视野,也为相关领域的学习与研究提供了宝贵参考。

正文部分:

本次报告是“两校名师讲堂”系列的第510期。学校旨在通过搭建高水平学术交流平台,邀请行业顶尖专家进校园,帮助师生近距离接触产业前沿技术,深度理解基础学科与现代产业的联系。粉体技术作为连接微观颗粒调控与宏观工业应用的关键共性技术,在化工新材料、新能源、生物医药、生态修复等战略性产业中发挥着不可替代的支撑作用。本期报告聚焦粉体技术,旨在深化师生对这一基础性、战略性学科的认识,激发创新思路,拓宽学术视野,提升人才培养质量。

(一)粉体技术的核心理念与认知框架

盖国胜教授开篇摒弃复杂的理论公式,从粉体技术的本质出发,构建了清晰的认知框架。他强调,粉体技术的核心逻辑立足于颗粒微观形态的调控——通过改变颗粒的大小、形貌、表面状态、团粒结构等微观特征,系统解决工业生产中多相过程不稳定、终端粉状产品性能不足、下游应用适配性差等共性痛点,最终实现产品提质增效、过程节能降耗、产业升级优化三大目标。

教授特别指出,粉体技术绝非简单的粉碎、分级,而是蕴含系统工程思维。他回顾了粉体技术从传统矿石粉碎、水泥制备,逐步拓展到航空航天、锂电材料、生物医药等高新技术领域的演变历程。他形象地比喻:“颗粒虽小,乾坤乃大”——每一个颗粒参数的微小调整,都可能引发终端产品性能的巨大变化,甚至决定一条生产线的成败。例如,锂电池正极材料的粒径分布和球形度直接影响电极浆料流变性、涂布均匀性及电池的能量密度与循环寿命;3D打印金属粉末的球形度和流动性则直接决定打印件的致密度与机械性能。这种从微观到宏观、从基础到应用的系统性视角,有效打破了同学们对粉体工程的刻板印象,使其认识到粉体技术是一门需要多学科协同、全流程优化的综合性工程技术学科。

(二)粉体技术在多领域的应用案例解析

盖国胜教授结合数十年来服务企业的真实案例,将抽象理论转化为具体产业场景,覆盖以下六大领域:

1.传统化工材料领域

通过优化含固相化工生产过程,精确控制反应物颗粒的比表面积、孔隙结构和表面化学性质,使反应更稳定、能耗更低、损耗更少,产品收率与纯度同步提升。企业案例显示,仅通过粉体技术改造即可实现单位产品能耗下降15%~30%,为传统化工绿色转型提供了可行路径。

2.功能性材料领域

利用微纳米颗粒复合技术,将不同功能的纳米颗粒均匀负载或包覆在微米级载体表面,制备出具有导电、导热、磁性、抗菌等特定功能的复合粉体,实现材料定制化功能设计,满足航空航天、电子信息等高端制造领域的特殊需求。

3.先进制造与锂电材料领域

针对3D打印粉末因颗粒形貌不规则导致的收缩变形、层间结合力弱等问题,盖教授团队开发了气流分级与等离子球化处理技术,显著改善粉末流动性与铺粉均匀性。在锂电材料领域,通过设计特定粒度级配和二次团聚结构的颗粒,同时获得高压实密度和优良的锂离子扩散通道,解决了倍率性能与容量提升之间的矛盾,有力支撑了新能源汽车与储能产业的发展。

4.生物医药与食品领域

通过超细粉碎、喷雾干燥等技术调控药物颗粒粒径至微米甚至纳米级,显著提升难溶性药物的溶解速率与口服生物利用度。在食品工业中,调控膳食纤维、蛋白质等颗粒的微观结构,改善口感与营养释放特性,适配“大健康”与“大食物观”的产业发展需求。

5.塑胶涂料领域

通过调控填料颗粒的表面形态(如表面有机改性、构筑粗糙表面、引入活性官能团),改善与高分子基材的界面结合性能,提升复合材料的拉伸强度、抗冲击性及表观质量。该技术已在汽车内饰件、家电外壳、高端涂料等领域广泛应用。

6.土壤生态修复领域

通过调控土壤团粒结构及矿物颗粒的风化程度,改善土壤透气性与保湿能力,优化植物根系环境。将特定粒径和组成的天然矿物粉体(如沸石、膨润土)施入退化土壤,可调节pH值、吸附重金属、缓释微量元素。盖教授团队还探索利用粉体材料构建微生物载体,促进土壤有益菌群增殖,展现了粉体技术在绿色农业、盐碱地改良等生态修复领域的广阔前景。

(三)报告会取得的主要成效

1. 深化理论认知

报告系统阐释了粉体技术的核心逻辑与系统工程思维,纠正了将粉体技术简单等同于粉碎、分级的片面理解。师生们建立起从颗粒微观调控到宏观产业应用的完整知识链条,认识到其中蕴含丰富的科学问题与工程智慧。

2. 拓展产业视野

通过横跨多个行业的真实案例,揭示了粉体技术在化工新材料、新能源、生物医药、生态修复等领域的关键支撑作用。师生不仅了解了实验室研究方法,更看到了产业化实际价值,为科研选题与职业发展提供了崭新思路。

3. 传递科研精神

盖国胜教授结合数十年科研感悟与一线工程经验,生动阐述了“把论文写在祖国大地上”的理念,强调研究必须深入企业车间、解决真实瓶颈。这种严谨务实、知行合一的治学态度深深感染了在场师生,激励大家扎根基础、服务产业。

4. 营造学术氛围

报告现场座无虚席,互动交流热烈。同学们踊跃提问,涉及颗粒表征、工业放大、产学研合作等,教授一一耐心解答。本次活动有效促进了多学科之间的学术对话,提升了学院学术活跃度与凝聚力。