在北京顺义一个试验田大棚内，郁郁葱葱的南瓜秧把田地遮盖得严严实实，一旁对照组大棚也种着同样的作物，长势则逊色很多。试验田还种着草莓、西红柿，与一般水果相比，这里的水果汁水更足、味道更甜。北大化学与分子工程学院卞祖强教授在田间徘徊，察看着他们的研究成果“落地”“开花”，倍感欣慰。

       卞祖强是化学学院黄春辉院士团队主要成员之一。团队主要的研究方向是光电功能材料，近几年，他们将专业技术与实际生产相结合，尝试利用稀土“铕”合成新型转光剂并应用在农膜领域。在这种新型农膜技术的加持下，农户实现了增产提效。

       这种材料有何特殊之处？团队的成果如何走出实验室来到田间地头并为广大农户接受？团队如何通过科技创新赋能农业高质量发展？新闻网记者日前采访到卞祖强，听他谈一谈在科技成果应用与产业化之路上的经历与感悟。

黄春辉院士（居中）和化学学院刘志伟（左）、卞祖强（右）合影

       在农业技术中，农膜可以起到提高地温、保持土壤湿度、促进植株快速增长等作用。植物对不同波长光的吸收是有选择性的。转光农膜的原理在于吸收对植物有害的紫外线并尽可能多地转化成对植物生长有利的红光。

      “这个想法20世纪70年代苏联科学家已经提出。但研究人员一直没有找到一种合适的材料实现这个设想。理想的发光材料除了对发光量子产率、吸收波长、摩尔消光系数等都有很高的要求，而且材料还要耐用，成本不能太高。因此合适的材料一直停留在理论构想层面。”卞祖强说。

       中国是稀土大国，也是唯一拥有所有稀土种类的国家。但并不是所有的伴生稀土元素都能物尽其用。比如铕元素就是一个例子。黄春辉团队长期从事稀土配合物发光材料的研究，设计合成的发光材料在发光量子产率及光热稳定性等方面都有着非常出色的性能。但过去由于铕元素多用于照明用无机发光材料的生产，其市场价格居高不下。

       进入21世纪，转机出现了。随着半导体照明技术的普及，灯用无机发光材料的需求锐减，铕由于需求降低导致其价格也随之降低。抓住这一契机，团队有了将实验室成果推向产业化、让铕元素“变废为宝”的想法。

       他们尝试利用稀土“铕”合成新型发光材料即转光剂并应用在农膜制作。团队在不断地实验积累中，设计、合成出一类新颖的稀土“铕”配合物，其表现出最高为92%的光致发光量子产率及优异的光、热稳定性，使其可以作为转光剂，将太阳光中的有害紫外线转化成植物光合所需要的红光，达到增产增收、提高品质、提早成熟的效果。农膜通过促进植物光合作用提高生物固碳效率，也为减少碳排放作出了积极贡献。

       添加了转光剂的“功能膜”相比于普通农膜收益非常明显。其转化出的红光可以加快农作物的成熟速度，会为农户赢得产品提前上市的时间差，从而获得溢价，加上增产带来的收益，使得这种农膜与普通农膜相比，每亩能提高3000元以上的收益，而成本只比普通农膜多300—500元，因此市场欢迎度非常高。

西红柿生长对比（左为转光棚；右为普通棚）

       中国农用塑料应用技术学会农用塑料制品分会老会长秦立洁肯定了这项工作的意义。“全国大概有数千万亩大棚，提高10%产量，相当于增加了数百万亩的耕地，将为乡村振兴、农业高质量发展作出重要贡献。”

      “为农业技术提质增效、让农户受益，进而服务于乡村振兴、经济社会高质量发展，为社会创造价值，是我们科研创新的目标，也是我们始终坚持的初心。”卞祖强说。

       从苦觅合作企业、对技术应用产生怀疑，到打定信念干下去、获得投资方更多青睐。从埋头实验室、吃住在厂房的日日夜夜，到躬身于田间地头考察调研，团队创业征途中的一幕幕景象卞祖强历历在目，个中曲折、艰辛、酸楚，在卞祖强看来，是通往产业应用成功之路上必须经历的“风景”。

      凭借在实验室取得的性能优越的材料，从2013年开始，团队开始寻找企业合作生产，由于相关经验不足，项目一直未能快速发展。2017年，学校在江苏常熟成立了异地研发机构北京大学分子工程苏南研究院，专门聚焦面向应用需求的技术开发和科技成果转化，为师生创新创业搭建产学研协同发展和科技成果转化平台，团队科研成果的产业应用之路也迎来了转折点。

       “在开始阶段，企业对我们的产品进行评估后，对其投入市场的前景并不看好。”卞祖强说：“因为成本是绕不开的问题。转光剂制备过程中有一步合成需要大量溶剂在高温下进行，生产效率极低。长时间的升温降温及反应过程，使得能耗非常高，人工成本也居高不下。”

“新的合成工艺条件的探索，将耗费大量时间和精力，并需要有一定的资金保证，也未必取得成功。别人帮不了，只有自己做。越是困难，解决困难的意义就越大！”在苏南研究院的大力支持下，团队迎难而上。研究院的种子基金使团队得以专心投入到中试技术研发和产品市场开拓上来。

       团队骨干卫慧波和魏晨是黄春辉、卞祖强的“得意弟子”，理学专业出身的他们，在工程方面并没有很好的基础。在老师们的指导下，他们自学工程技术知识，在实践中摸索、总结。他们既是工程师、又是操作工，从管道粗细、反应釜大小，到调整搅拌机功率，从制图、分析原理到设计实验、生产、维修，全部亲力亲为。

卫慧波和魏晨在中试车间

       功不唐捐。2020年10月稀土转光材料项目中试技术验收时，设备成功达到了预定的各项指标。优化的工艺条件使转化率从原来的20%—30%提高到了90%。专家组给予高度肯定：“该原创性的稀土铕配合物发光材料的主要性能指标处于国际领先地位，可作为转光材料，吸收紫外光、发射红光，应用于荧光防伪、转光农膜等领域，具有重大市场应用前景；中试线各步骤生产收率都达到了预期指标，产品成本大幅度降低，产品性能优异，为后续的大规模产业化提供了可靠依据”。“坦率说，中试的近两年时间里，我挺紧张的，如果中试不成功，不仅前期投资‘打水漂’了，更为担心的是慧波和魏晨的职业生涯。”卞祖强说。

       后面的路相对顺利很多，当年年底他们成立了睿尔思公司，致力推进更大规模的产业化。“当时调研了全国五、六个化工园区，最后选址兰州，这里基础设施配套完善，园区可以提供‘一站式’服务，让我们能以最快速度建成、投产。从土建施工、钢结构安装，再到设备和工艺管道安装、电气仪表安装，我们一步一步搭建起现在这条生产线。”如今担任睿尔思CEO的魏晨介绍。

       通常，精细化工项目从搭建到投产需要对产线做多次调试，对设备和工艺进行不断优化，过程繁琐又漫长。这条兰州百吨级生产线的一期工程，从完成商业验证到市场认可，团队只花了不到一年时间。

睿尔思在兰州的基地

      “只有根扎得深，才有枝叶的繁茂。”团队前期对产品精益求精的追求，事无巨细的调研与试错，让项目落地看似行进缓慢，却为其后期顺畅推进、开花结果铺平了道路。如卞祖强所说：“每一步都算数。”

       如今睿尔思已实现年产30吨目标，市场反响良好，年产百吨的生产线二期，也计划于明年投入使用。

      “如果基础研究与实际脱离，那就会成为无源之水、无本之木。”谈到基础研究与成果应用的关系，卞祖强常想起他的恩师黄春辉院士的这句话。

      2002年，卞祖强来到北京大学化学学院博士后流动站，师从黄春辉开展稀土配合物研究，这对卞祖强学术道路、人生道路的轨迹产生了很大影响。

      黄春辉在稀土配位化学研究领域作出了重要贡献，她常对学生说，做基础研究不应只为了合成出一些新的化合物，自己欣赏一下，然后束之高阁。基础研究应当紧密联系实际、为实际服务，这样基础研究才能常做常新、越做越高，有无穷的动力。

       一段时间内，我国科技创新水平与西方发达国家差距较大。黄春辉经常对学生表达她的忧思：“中国是一个稀土大国，可是稀土却存在于大量伴生矿中，无法直接利用，西方国家买走我们的矿产，在国内做高精尖的开发，最后将制成品以高价卖入中国，在中国市场上赚了很多钱。为什么我们自己不能进行前沿的开发，而眼看着外国人赚走我们的钱呢？”

2017年魏晨毕业课题组合影

（居中：黄春辉；二排左二：刘志伟；二排右一：卞祖强；后排左五：卫慧波；二排右四：魏晨）

       黄春辉希望她的学生要看到差距，树立用所学服务国家亟需领域的志向，打好专业基础，咬定“坐冷板凳”的决心。在黄春辉潜移默化的影响下，卞祖强和他的同侪，一直坚守他们最初投身稀土研究领域的那份初心，就是将实验室的成果与实际应用相结合，扎根中国大地开展研究，让更多人从成果中真正受益。

     “黄老师希望我们无论做科研还是为人处世，都要‘风物长宜放眼量’。”这几年科研产业化的经历让卞祖强对老师的教诲有了更直接而深刻的体悟。“即使对某一个项目来说投资失败了，但我们培养了人才、提高了研究队伍水平。下一个项目的回报率就会大得多。”“人要有胸襟，与他人合作就不要过分计较短期利益，要‘学会’吃亏，否则很难长久发展。”

      卞祖强更希望他的学生能领会这些他以实践检验过的道理，并对未来人生经历有所裨益。他告诉学生，写文章、出成果固然重要，但在读书的这几年，更要提高自己的研究能力、与人沟通的能力，拓展视野。“锚定国家需求开展研究，扎下根去，才能找到科学研究的‘源头活水’。”

       在农业领域之外，团队已在今年布局多个领域，致力于在光伏电池、荧光防伪、透明显示等领域推进科技成果转化与产业升级，在多个赛道为新质生产力发展贡献智慧。

       这一次，北大光电功能材料研究团队依旧没有时间过多犹豫和踟蹰。经历过风浪的他们，正锚定服务国家高质量发展的航线，向着更宽阔的海域，拉满风帆，破浪前行！