在化工领域，有一种被誉为“塑料之王”中“轻量级冠军”的材料——聚4-甲基-1-戊烯（PMP）。它是目前已知密度最低的热塑性树脂，兼具高熔点、优异耐热性、高透明度、良好介电性及耐化学腐蚀性等综合优势。

从人工肺ECMO（体外膜肺氧合）的核心膜材料，到5G通信的高频覆铜板，PMP的身影无处不在。然而，在这条关乎高端制造与生命健康的产业链最前端，关键单体4-甲基-1-戊烯（4M1P）却百分百依靠进口，其国产化率在过去六十年间始终定格在“0”。

“0”意味着一瓶500毫升试剂售价近5000元的垄断暴利，更意味着当危机来临，我国高端医疗装备可能面临“无芯之肺”的断供风险。

“我们希望打破这一局面，让更多普通人能够用得起。这也是我们作为科研工作者的责任所在。”大连理工大学教授梁长海秉持着这样的信念，携手中国石化宁波镇海炼化有限公司，开启了长达八年的鏖战。

近日，这一数字被成功改写。当纯度高达99.3%的4M1P从百吨级中试装置中产出，且关键指标优于进口产品时，这场始于“1/17”概率的科技征途，迎来了它的高光时刻。

4M1P产品。受访者供图

“一瓶5000元”背后的“无芯之肺”

如果将化工产业链比作一棵大树，那么4-甲基-1-戊烯（4M1P）便是那深埋地下的“根脉”。它看似不起眼，却是打通廉价丙烯与高附加值PMP树脂之间的“黄金桥梁”。

在19世纪60年代，当西方国家已经实现4M1P工业化生产时，我国在这一领域却陷入了“沉寂”。由于国外企业长期实施全产业链垄断，不仅PMP树脂受制于人，其关键单体4M1P更是被严密封锁。市场上几乎找不到工业级产品，仅有少量昂贵的试剂流通。

梁长海回忆起最初接触这一项目的场景时，语气依然沉重：“当时我们了解到，一瓶500毫升的4M1P试剂，售价高达近5000元。更可怕的是，即便你出得起这个钱，对方也不一定卖给你——因为供应数量受限，甚至随时可能存在断供的风险。”

这种垄断带来的不仅是经济上的损失，更是“切肤之痛”。工信部早已将PMP列为“核心战略材料”，但受制于源头单体的缺失，国产化率始终为零。

“我们为什么要做这个方向？”面对这个问题，梁长海的回答朴素而坚定：“一方面是产业链安全迫在眉睫，另一方面是作为科研工作者的责任。那种开机费和使用费动辄几十万元的天价，让普通人根本无力承受。我们希望打破这个局面，让中国人用得起自己的高端材料。”

2017年，凭借多年在工业催化领域的深厚积累，梁长海团队与中石化镇海炼化正式携手，向这座被垄断了六十年的技术高峰发起挑战。

科研人员在实验现场。受访者供图

17种可能性中的“唯一路径”

4-甲基-1-戊烯的合成，从化学方程式上看似乎很简单，只需要两个丙烯分子结合。但现实远比理论复杂得多。丙烯分子之间的结合方式千变万化，理论上存在17种可能的反应路径，而目标产物4M1P，是其中“唯一”的正确选项。

“这就像在17条岔路中找到唯一一条通往终点的路，而且没有地图。”团队成员副教授陈霄形象地比喻道。如何在17种可能性中锁定那“1/17”？答案就藏在催化剂里。

不同的催化剂，会引导丙烯分子走向不同的结合方式。而梁长海团队要做的，就是找到那个能精准指挥丙烯分子“走对路”的催化剂配方。

从2017年到2021年，团队经历了数次试验。对于一种化学活性极高、极易失活的催化剂来说，每一次配方的微调，都意味着新的未知，他们只能在实验室里一次次地改造设备流程，一次次面对催化剂性能不佳的沮丧。

“起初近一年，实验都不是很顺利。”梁长海回忆道。但支撑他们走下去的，是科研人员心中那份“要靠我们这一代人去解决问题”的使命感。他们反复调研资料、分析原因，从失败的数据中寻找蛛丝马迹，终于研制出了合适配比的催化剂。

2021年，项目迎来了关键的“大考”——500小时催化剂连续评价实验。当时学校封闭，部分核心成员被困宾馆，无法进入现场。然而，实验一旦启动，就不能停止。

一场特殊的“隔空协作”就此展开。在实验室里，团队成员分成几班，24小时轮值。每半小时，就要精准取样、快速分析，记录下每一个微妙的数据变化。而在宾馆里，被困的成员则守着电话和不断刷新的数据文档，随时提供远程支持。500小时，1000个样品，当最后一组数据确认全部合格时，所有人都长舒了一口气。

这场“隔空协作”，不仅验证了技术的可行性，更锻造了团队的韧性与凝聚力。“在极限压力下，我们彼此信任、默契配合，这种经历成为团队文化中极为宝贵的财富。”梁长海告诉《中国科学报》。

从“克级”到“百吨级”的逆袭

实验室的成功，只是万里长征的第一步。2025年3月，当百吨级装置首次开工时，现实的冷水毫不留情地泼了下来：产品纯度仅94.2%，收率远低于预期。

面对从“成功开工”到“现实冷水”的巨大落差，团队并没有慌乱。“我们在实验室阶段已经取得了比较好的效果，研发人员有的已经参与了很多年的研发过程，对于工艺还是比较有信心的。”梁长海教授说。他们凭借多年的经验，迅速将问题锁定到催化剂制备环节。

“催化剂就像包汤圆，皮要均匀才能不露馅。”团队成员博士生凌雨用了一个生动的比喻。如果催化剂分布不均、结构不规整，就无法有效引导丙烯分子沿着正确路径反应。找到症结后，团队迅速回到小试装置，重新搭建实验平台，用最短的时间做出一组组对比数据。终于，在数月后的再次试车中，纯度跃升至98%以上，实现了令人振奋的“逆袭”。

而从实验室的“克级”到工业化的“公斤级”，放大效应是每个工业化项目都要面对的难题。传热、传质条件的变化，可能导致催化剂分布不均、活性下降。为了确保精准控制不发生“失真”，他们需要对每一个工艺参数进行精细调整。这不仅是化学问题，更是工程学问题——是化学与工程学的深度耦合。

甚至在一些看似“枯燥”的工程细节上，团队也倾注了全部心血。由于实验室条件有限，用于现场试验的数百公斤特种催化剂需要借用合作单位的专用设备制备。制备完成后，团队成员亲自当起了“搬运工”，小心翼翼地将一袋袋催化剂装车、固定，亲自押运，再一袋袋搬运到装置前。因为他们深知，如果这个环节处理不当导致催化剂失活或污染，前面所有的努力都可能前功尽弃。

当纯度高达99.3%、优于进口同类产品的4M1P成功产出时，这不仅意味着我国打破了长达60年的技术垄断，还意味着实现了该高端化学品的高质量国产化替代。

“通过与大连理工大学的项目合作，我们各取所长，高效整合了基础研究与工程化资源，实现了‘企业出题、高校答题、市场验题’的闭环。”中国石化镇海炼化陈平主任说。

“这个项目的成功，也给了我们很大的信心——证明我们完全有能力攻克这类技术难题。”梁长海说，“而对于其他‘卡脖子’高端化学品，我们的经验是不要只做实验室论文，要敢于走进工厂；不要只追求单一指标，也要构建从单体到应用的完整生态。”

站在此刻回望2017年，梁长海认为，团队敢于向被垄断的技术高峰发起挑战的最大底气，源于多年工业化的积累与作为科研工作者的责任担当。“我们相信，只要方向正确、方法得当、持之以恒，就没有攻克不了的技术难题。

目前，团队正与合作方持续推进技术优化，聚焦规模化生产稳定性控制、下游高端制品加工技术突破等方向。从“百吨级”中试成功到“万吨级”工业化生产，虽然还有新的难关需要攻克，但正如梁长海所言：“我们相信，在各方共同努力下，能够实现从关键单体到核心材料再到终端制品的完整产业链突破，真正让‘中国造’的PMP树脂走向市场、惠及百姓。”

团队合照。受访者供图