現代工業(yè)結晶技術(shù)發(fā)展前景

2012年09月07日 作者：圣亞 次

王靜康  天津大學(xué)化工學(xué)院
天津大學(xué)國家工業(yè)結晶技術(shù)工程中心

目前，世界各國都已充分認識到發(fā)展高端功能晶體粒子產(chǎn)品的重要性，因此都在迅速開(kāi)發(fā)其核心共性關(guān)鍵技術(shù)——現在工業(yè)結晶技術(shù)的系統工程研究，以竭力搶占與壟斷高端功能產(chǎn)品市場(chǎng)。僅從近年來(lái)國際上發(fā)表的工業(yè)結晶技術(shù)學(xué)術(shù)論文和產(chǎn)業(yè)化方面的專(zhuān)利技術(shù)數目與日俱增的趨勢所示，現代工業(yè)結晶技術(shù)在國際學(xué)術(shù)界和工業(yè)界重視程度非同一般?，F代工業(yè)結晶技術(shù)已成為了不同新興產(chǎn)業(yè)制造高端晶體產(chǎn)品的核心支撐技術(shù)。關(guān)于高端晶體產(chǎn)品國際專(zhuān)利，21實(shí)際更是與日俱增，以制藥為例其藥品專(zhuān)利不但概括了藥物化學(xué)組成，而且鎖定了很寬范圍的形態(tài)學(xué)制備（其中包括很多晶型），其目的在于封鎖其它國對該高端晶體產(chǎn)品的生產(chǎn)權，以保證該專(zhuān)利企業(yè)的高額利潤。隨著(zhù)功能產(chǎn)品的國際市場(chǎng)競爭日益加劇，美、英、日等國竭力搶占與壟斷高端功能產(chǎn)品市場(chǎng)，對功能晶體產(chǎn)品制備的專(zhuān)有工業(yè)結晶技術(shù)均申請了專(zhuān)利保護，并對我們發(fā)展中國家進(jìn)行封鎖，現代工業(yè)結晶技術(shù)逐漸成為搶占功能晶體產(chǎn)品市場(chǎng)的專(zhuān)有技術(shù)。

現代工業(yè)結晶技術(shù)已由傳統工業(yè)結晶技術(shù)向高端晶體工程技術(shù)發(fā)展：晶體工程技術(shù)是以構效關(guān)系理念為依據，由分子及超分子層次上，研究其結構與性能關(guān)系，研究構成高端功能晶體材料的分子空間構象，微觀(guān)結構及其組裝方式對其材料功能的影響，按照功能的需求去進(jìn)行分子及超分子結構設計，進(jìn)而開(kāi)拓高新的結晶技術(shù)和智能化設備以制造出所需結構的功能晶體。傳統的工業(yè)結晶技術(shù)只是用于產(chǎn)品的分離和提純，但二十世紀末，人類(lèi)已深刻認識到?jīng)Q定產(chǎn)品功能與用途的因素不但取決于高純的化學(xué)組成，而且決定于其特征的超分子結構。據統計，60%以上功能粒子產(chǎn)品皆具有同質(zhì)多晶行為及敏感的構效關(guān)系，他們的產(chǎn)品功能特征指標（如藥效、生物活性、穩定性、硬度、導電性等等），皆取決于特定的形態(tài)學(xué)指標—即晶形（晶型及晶習）、粒度分度、尺度效應等，也就是說(shuō)晶體形態(tài)學(xué)指標是決定功能產(chǎn)品物化性質(zhì)和功能的本質(zhì)要素。

遵循綠色化工原則，傳統工業(yè)結晶技術(shù)必須向綠色高效集成化發(fā)展：現代工業(yè)結晶技術(shù)從傳統單一型向耦合集成型發(fā)展，化工生產(chǎn)過(guò)程中不但有反應過(guò)程，通常還包含有多組分混合物的分離、提純與精制。隨著(zhù)人們對環(huán)境的生態(tài)化要求以及能源、資源危機的挑戰，傳統工業(yè)結晶技術(shù)必須向綠色高效集成化發(fā)展。既要求選擇環(huán)境友好的綠色溶劑體系，而且需要對工藝進(jìn)行優(yōu)化，使制造過(guò)程向集約化、減量化、節能、降耗、減排的目標發(fā)展?，F代工業(yè)結晶技術(shù)將更加注重結晶過(guò)程與其他前后操作單元的集成與耦合。以晶型產(chǎn)品A制備過(guò)程為例，國際專(zhuān)利技術(shù)采用三步法制備工藝，天津大學(xué)發(fā)明的專(zhuān)利技術(shù)采用一步法實(shí)現晶型產(chǎn)品A制備，產(chǎn)業(yè)轉化過(guò)程效率顯著(zhù)提高，與國際專(zhuān)利技術(shù)相比，節能70%，原材料消耗降低80%，廢物排放降低80%，實(shí)現了質(zhì)量和能量集成，達到了對環(huán)境影響小的循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展目標。

現代工業(yè)結晶技術(shù)作為跨世紀發(fā)展的核心共性化工技術(shù)，其系統工程的研發(fā)，已成為21世紀諸高新技術(shù)與高端產(chǎn)品發(fā)展的基礎支撐，智能化固體制造的唯一途徑，工業(yè)結晶技術(shù)將由“半藝術(shù)半科學(xué)”階段進(jìn)入高新的超分子設計工程階段，為人類(lèi)健康和社會(huì )發(fā)展服務(wù)。

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