中国科学院院士、大连理工大学教授彭孝军：智能分子工程助推精细化工迈入2.0

　　“精细化学品是国际化工及相关应用领域争夺的重要制高点。”近日，中国科学院院士、大连理工大学教授彭孝军在谈及精细化学品时做出如上判断。他表示，我国的精细化工正从1.0走向2.0，必须加强分子结构的创新，实现从“中国制造”向“中国创造”的转变，以功能智能化为目标，领跑行业发展。

　　精细化工发展空间广阔

　　需加强分子结构创新

　　精细化工是推动石化化工行业高质量发展的关键引擎。“十四五”规划和2035年远景目标纲要的制造业核心竞争力提升专栏中，高端材料、智能制造与机器人技术、新能源汽车和智能汽车等八个方面都与精细化工密切相关。

　　当前，我国精细化工发展水平如何?彭孝军指出，截至2020年，日本、德国、美国的精细化率(即精细化学品占总化工产品百分比)已经接近70%，而我国的精细化率仍徘徊在50%左右，与国际先进水平相比，我国的精细化工仍有非常大的发展空间。

　　“在精细化工领域，我国面临最关键的问题是要生产什么产品。”彭孝军说：“未来我们需要加强分子结构创新，研究满足社会和产业发展需求的精细化工产品，这也是从精细化工1.0的‘中国制造’走向精细化工2.0的‘中国创造’的重要蜕变。分子结构创新即做化学分子结构的设计者，结构设计后进行清洁制造，形成功能性、具有高附加值的产品。”

　　工业和信息化部联合九部门今年发布的《精细化工产业创新发展实施方案(2024—2027年)》指出，充分发挥石化化工产业基础雄厚、市场规模超大和应用场景丰富等优势，将大力发展精细化工作为产业延链补链强链、转型升级的主攻方向，引导精细化工产业高端化、绿色化、智能化发展，为推进新型工业化、建设制造强国提供坚实物质技术基础。这是我国出台的首部精细化工指导性文件，意味着精细化工发展已正式驶入快车道。

　　智能分子工程引领发展

　　精细化工迎来新机遇

　　精细化工将如何“引导行业高端化、绿色化、智能化发展”?

　　彭孝军认为，智能化是实现高端化和绿色化的手段，要将科学原理和人工智能结合，创造新模式，以此发现新物质和新工艺过程来满足工业的需求。

　　过去研究化工生产采用的研究范式是试错优选，需要多次尝试，不断失败，最终成功。彭孝军对未来化工领域的设想是：“要采用科学计算和人工智能的方法尽量减少犯错的概率，用最小的代价去预测和筛选分子。只有实现这一变革，才能够真正实现从跟跑到并跑，最后领跑行业发展。”

　　“实施智能分子工程是精细化工变革性发展大趋势，也是精细化工变道超车的历史新机遇。”彭孝军解释说，智能分子工程包括三层含义，一是分子功能智能化，具有自动识别、执行、恢复功能;二是分子设计智能化，能够实现结构性能智能自主学习;三是分子制造智能化，即制造环节具有合成路径自主学习与智能制造的功能。

　　“对于化工行业而言，我们希望能够通过智能分子工程解决目前化工行业的一些困境。易燃易爆是人们对化工行业的刻板印象，我们可以通过智能化改造，将传统化工厂改造成‘黑灯工厂’。”彭孝军说道。

　　染料智能分子“显身手”

　　新技术有待业界探索

　　染料工业是关系国计民生的重要产业，近年来，染料智能分子已在多个领域实现了变革性应用。

　　据了解，染料暴露在光中会不稳定，是因为染料在激发态与环境中的氧反应形成活性氧，极易破坏染料分子。由此，彭孝军研究团队在激发态上引入猝灭基团，通过猝灭迅速结束激发态，以此减少生成活性氧的几率。

　　该技术已在国内打印机企业纳思达研发的耐候性信息打印染料上得到应用。该产品比一些国外产品功能性更强，不但实现国产替代、耐候性染料工艺优化，还实现了规模化墨盒生产。在纳思达的带领之下，珠海已经成为全球打印耗材之都。

　　在医疗领域，染料智能分子也有大用途。靶向药物、探针等智能化学品是精准医疗的保障，业界已在此基础上研发出高尔基体内COX-2酶荧光探针，利用染料对环境极性敏感的特性区分炎症和肿瘤组织，帮助判别手术中裸眼肿瘤组织边界，实现精准医疗。

　　在能源领域，太阳能的转换也可以用带颜色的染料实现，在大幅提升效率的同时降低能耗。

　　彭孝军强调，未来，体外的智能响应医学诊疗染料将成为业界研究的重点，可助力解决体外早期诊断关键试剂的“卡脖子”难题;智能基团不但能识别生物靶标产生荧光响应，还可以提高肿瘤光动治疗效率，实现从靶标识别到肿瘤诊疗的周期覆盖，有望实现临床应用，为大众健康提供新的诊疗手段。此外，电子信息领域的光学IT智能材料、彩色显示滤光片与高分辨彩色光刻胶等，也都在加速研究中。

　　“目前精细化工领域还有很多新材料、新技术等待我们探索。比如，飞行器如何做到轻质高强，在降低能耗的同时保证性能优异，这是目前我们重点研究的问题。化学工业要创新研究对应材料，以此推动相关领域发展，完成历史使命，为化工行业发展做出贡献。”彭孝军说。