提到塑料，你最先想到的是什么？奶茶杯、外卖餐盒、塑料玩具？而有一种“塑料”，是支撑中国空间站、火箭等大型装备顺利运行的“关键所在”：它能抵御太空强辐射，强度比肩金属，还能大幅减轻装备重量，是高端制造依赖的核心材料——它就是特种工程塑料。

我国尽管拥有全球最大规模注塑产业链，但一旦涉及精密构件，在以往很长一段时间里，都只能高价进口海外成型装备。如何突出重围？

浙江大学机械工程学院教授赵朋团队用十五年的时间，产学研用联合攻关，构建起特种工程塑料高性能注射成型系列技术与装备体系，攻克了特种工程塑料高性能成型工艺、装备、制品难题，让大国重器用上了自主可控的“中国塑芯”。在日前召开的国家科学技术奖励大会上该项目获评国家科技进步奖二等奖。

难题，自企业车间一线而来

时间回溯到2010年。当时，赵朋刚刚进入浙江大学工作。回首读博的五年期间，赵朋有三年都扎根在“塑机之都”宁波，每次一待就是一个多月。“我博士论文研究主题是智能化注塑机，侧重应用方向，这就要求我到车间一线寻找问题、解决问题。”

在车间工厂，赵朋敏锐地发现，传统的注塑装备操作门槛低、上手就能用，无需复杂调试、无需精细把控，依靠固定参数就能批量生产普通塑料制品。然而，航空航天、核电能源领域所用的特种工程塑料黏度高、成型窗口极窄，对温度、压力、时间的变化极度敏感，成型过程瞬息万变、环环相扣。传统注塑装备不懂“因材施调”，只会一套参数走到底，无法适配材料动态变化的成型需求。此外，有限的传感器往往采集不到关键数据，产品质量如何全靠“开盲盒”。“中国注塑产业缺少的是能适配高端新材料、懂动态调控、能精准控质的‘智能精密装备’，而且一套配备精密传感器的注塑装备，成本高昂，很难真正实现从‘实验室’走向‘货架’。”赵朋说。

面对只有几万元的启动经费，没有配套高精度传感设备，也没有成熟的智能控制算法，连实验设备都要向企业租借的起步难题，赵朋和团队没有轻言放弃。他们泡在嘈杂的注塑车间，记录成千上万组生产数据，直面工厂量产中的各类棘手问题，扎根车间捕捉每一个成型细节，逐一分析破解传统装备的技术不足，终于为针对性技术革新找准了攻坚突破口。

破题，为装备装上“超声透视眼”

“我所在的浙江大学机械工程学院，学科布局多元、研究方向覆盖面广，特别是老师们在传感器方面的研究突破给予了我丰富的灵感。”

过去，注射成型过程长期处于“黑箱”状态。密闭金属模具内的信息难以实时获取，复杂工艺调试只能依赖工程师经验反复试错，不仅效率低、周期长，也难以形成有效的理论指导。依托学院多学科交叉融合的优势，赵朋和团队另辟蹊径，把超声波无损检测搬进注塑生产线。“就好比是在注塑过程中给产品做了个B超，超声波穿透金属模具，依靠声学参数变化捕捉特种工程塑料熔体密度、温度和压力的实时演化行为。”赵朋解释道。借助这一手段，精准获取材料充填与凝固过程中的密度、温度、压力等关键信息，在不破坏模具结构的前提下，实现生产过程的连续在线监测和工艺参数优化调控。

特种工程塑料往往需要在380℃左右的高温下成型，材料黏度高、流动阻力大，对注塑装备的加热、注射、合模和控制系统都提出了更高要求。赵朋和团队从装备本体和智能控制两方面同步攻关，研制了新一代高温高压注射成型单元。“简单来说，就是让装备加热更准、注射更稳、合模更可靠、控制更智能。”赵朋介绍道。团队采用远红外定向加热技术，实现高温料筒的稳定控温；通过多伺服电机协同驱动，让高黏度熔体能够更加平稳、精准地进入模具；同时，创新重载合模结构和动态调控方法，有效减少模具受力不均问题。在此基础上，团队自主开发智能控制算法，将温度、压力、速度和合模运动统一协调起来，为特种工程塑料制品的稳定生产提供了关键装备支撑。

在此基础上，赵朋和团队又探索出了一套低成本高精度的磁悬浮检测技术。利用磁场悬浮原理，特种工程塑料制品放入检测装置后，内部有缩孔、密度不均的产品悬浮姿态会发生偏移，仅凭悬浮状态就能快速筛查制品内部缺陷。 

“超声透视眼+AI智能大脑+磁悬浮精密标尺”的“神奇组合”，破解了特种工程塑料成型“看不见、控不准、检不出”的行业死结，相关创新成果相继发表于《Journal of Manufacturing Systems》《IEEE Transactions on Industrial Informatics》等国际顶级期刊，超声在线测量、装备智能控制与磁悬浮无损检测形成独树一帜的技术路线，为全球智能注射成型领域提供全新技术思路与解决方案。

协同，产学研用助推产业升级

“工科科研不能停留在实验室、写在论文里，必须走出校园、扎根产业，真正解决企业难题、赋能行业发展。”十五年来，赵朋始终坚持产学研深度融合，专注技术落地，联合行业龙头企业、科研院所，搭建产学研协同创新平台，推动特种工程塑料高性能注射成型技术从实验室走向产业一线。

如在智能汽车领域，助力汽车功能零部件实现轻量化、高精度，提升新能源汽车零部件的综合性能与使用寿命；在精密工业制造领域，大幅提升精密塑料配件的生产效率与良品率，有效降低企业生产成本。团队研制的特种工程塑料制品，已用于各类国之重器，在严苛极端环境下稳定服役，如中国空间站、长征系列运载火箭中的电连接器等，历经火箭发射强振动、高温冲击的严苛考核，性能稳定可靠，成为了航天发射任务顺利完成的关键保障之一。

截至目前，团队已累计授权发明专利100余件，在国际权威期刊发表SCI论文120余篇；装备研发层面，支撑企业研发四大系列高性能注射成型装备，出口美、日、欧等国家和地区，三款设备获评国家首台（套）重大装备。

“高端装备制造是国家核心战略，高性能特种工程塑料制品是大国重器轻量化、自主化的关键支撑。”赵朋表示，未来，团队还将持续紧扣国家重大战略需求，持续迭代升级注射成型装备与工艺，不断拓展特种工程塑料在深空探测等应用场景，让更多大国重器装上自主研发的“中国塑芯”。