7月8日，2025年度国家科学技术奖揭晓。北京化工大学作为主要完成单位之一，与浙江大学、海天塑机集团有限公司等7家单位共同完成的“特种工程塑料高性能注射成型关键技术与装备”项目，获国家科学技术进步奖二等奖。该项目面向特种工程塑料制品高性能注射成型需求，创新提出等比容积高性能注射工艺，攻克高温高压注射与重载锁模装备精密控制技术，突破大温差、大压差工况下制品批量稳定生产瓶颈，构建起特种工程塑料高性能注射成型技术与系列装备体系。相关成果已应用于国家重大工程和重大装备，取得了显著的社会和经济效益。
这项国家科学技术奖的背后，是北京化工大学塑料加工机械专业三代科研人40余年的接续攻关。从王兴天教授推动校企合作起步，到杨卫民教授带领团队实现通用塑料精密成型装备自主化，再到谢鹏程教授将研究领域拓展至重大工程关键构件高性能制造，北化团队始终面向国家重大装备和产业发展需求，与合作单位携手攻关，推动我国注塑成型技术与装备不断向高端迈进。
一张图纸开启四十余年校企合作
故事始于20世纪70年代末。彼时，海天塑机从农机修配起步，迈入注塑机研发生产领域。企业负责人从宁波乘船到上海，再转乘火车赴北京，辗转来到北京化工大学，敲开王兴天教授的门，只为求得一张注塑机图纸。作为国内塑料加工机械领域的权威，王兴天教授和北京化工大学给予了企业大力支持。这次跨越千里的“图纸交接”，开启了双方延续40余年的合作。
2002年，结束在日本东京大学的国家公派留学后，杨卫民教授回到学校，继续投身注塑成型技术研究。“当时国内注塑成型技术与德国、日本还有较大差距，杨卫民老师回国，就是想扎根这一细分领域，推动国内加工成型技术发展。”谢鹏程回忆说。
“杨卫民老师带着我们走进行业龙头企业，对接需求、交流技术。王兴天老师当时担任海天总顾问，继续推动双方深化合作。”谢鹏程说。为了加快技术验证和成果转化，团队长期深入企业车间，在机器轰鸣中做实验、测数据、解难题，校企双方也在一次次联合攻关中增进了解、建立信任。
2007年，北化团队承担国家科技支撑计划项目，开启面向国家重大需求的系统攻关。2011年，杨卫民教授牵头完成的“塑料精密成型技术与装备的研发及产业化”获国家科学技术进步奖二等奖。
这项具有里程碑意义的成果，推动塑料精密成型技术与装备实现自主研发和规模化产业应用，也为团队向更高性能材料、更复杂构件继续进发奠定了基础。
精密成型扩展至特种工程塑料领域
在前期成果基础上，谢鹏程带领团队将攻关重点进一步拓展到技术难度更高的特种工程塑料领域。
特种工程塑料熔融温度接近400℃、加工压力超过270兆帕，PVT(压力—比容积—温度)特性模型构建难度显著增加。“在通用塑料领域行之有效的精度控制方法，到了特种工程塑料成型中却难以直接沿用。”谢鹏程说。
谢鹏程介绍，模塑成型制品精度控制的关键，是让材料尽可能精准地复制模具型腔特征，而其科学基础正是材料自身的PVT特性。不同材料具有不同的热力学状态方程，特种工程塑料的PVT特性测试和数学模型构建，远比通用塑料复杂。针对这一关键难题，团队建立了新的模型，为高性能构件成型精度控制提供依据。在此基础上，他们进一步提出基于型腔压力反馈的等比容积闭环调控方法，协同调控注射、保压和冷却过程，使制品体积收缩率和翘曲变形量改善近50%，为特种工程塑料高精度成型夯实了理论与技术基础。
“特种工程塑料黏度高、流动阻力大，对注塑装备的加热、注射、合模和控制系统提出了更高要求。”谢鹏程说。依托PVT特性研究积累，北化团队建立了覆盖特种工程塑料加工窗口的物性数据库，为装备控制系统绘制出精准的“控制图谱”。这一物性基础与装备研制单位的控制技术深度融合，形成适应高温、高压、重载工况的注射锁模一体化控制方案。
产学研协同实现批量稳定生产
要实现特种工程塑料制品稳定批量生产，还必须破解大温差、大压差工况下状态漂移和误差累积难题。原料批次、环境温度、设备状态、模具热平衡等任何一项变化，都可能层层传导，最终造成产品质量波动。
传统工业设备多按照预设指令运行，面对材料加工过程中难以避免的外部扰动，往往缺乏及时调整能力。为此，团队赋予设备自主感知和实时决策能力。谢鹏程解释：“设备能够在当前成型周期内，根据注射压力、螺杆位置、注射速度等关键参数自主调控，即使受到外部干扰，也能将制品精度稳定在允许公差范围内。”
“此前，这项技术主要掌握在欧洲少数企业手中。”谢鹏程说，“我国装备企业进军欧美高端市场时，它往往成为设备准入和招投标中的重要技术门槛。”如今，团队相关技术已获美国、日本发明专利授权，推动我国注塑成型智能控制技术达到世界先进水平，并在部分方向形成竞争优势。
推动重大工程关键构件自主制造
经过多年攻关，该项目累计获发明专利授权100余件，形成四大系列高性能注塑成型装备，其中3项入选国家首台(套)重大技术装备。系列装备累计推广超过10万台(套)，产品出口到全球150多个国家和地区，进入美国、日本及欧洲市场。
在应用端，项目研制的特种工程塑料构件已批量应用于航空航天、核电能源等国家战略领域，部分关键基础件在航空航天重大工程中经受住严苛考验。“过去，这类关键构件的高端制造装备长期依赖进口。如今，我们把核心能力牢牢掌握在自己手中。”谢鹏程说。
从通用塑料高端装备自主化，到特种工程塑料装备自主可控，该项目推动我国注塑成型技术与装备由跟跑、并跑加快迈向国际先进水平。谢鹏程说：“我们早已告别单纯的追赶，正与世界一流同行共同探索技术‘无人区’。创新没有止境，我们有信心应对任何新的难题。”
7月8日，2025年度国家科学技术奖揭晓。北京化工大学作为主要完成单位之一，与浙江大学、海天塑机集团有限公司等7家单位共同完成的“特种工程塑料高性能注射成型关键技术与装备”项目，获国家科学技术进步奖二等奖。该项目面向特种工程塑料制品高性能注射成型需求，创新提出等比容积高性能注射工艺，攻克高温高压注射与重载锁模装备精密控制技术，突破大温差、大压差工况下制品批量稳定生产瓶颈，构建起特种工程塑料高性能注射成型技术与系列装备体系。相关成果已应用于国家重大工程和重大装备，取得了显著的社会和经济效益。
这项国家科学技术奖的背后，是北京化工大学塑料加工机械专业三代科研人40余年的接续攻关。从王兴天教授推动校企合作起步，到杨卫民教授带领团队实现通用塑料精密成型装备自主化，再到谢鹏程教授将研究领域拓展至重大工程关键构件高性能制造，北化团队始终面向国家重大装备和产业发展需求，与合作单位携手攻关，推动我国注塑成型技术与装备不断向高端迈进。
一张图纸开启四十余年校企合作
故事始于20世纪70年代末。彼时，海天塑机从农机修配起步，迈入注塑机研发生产领域。企业负责人从宁波乘船到上海，再转乘火车赴北京，辗转来到北京化工大学，敲开王兴天教授的门，只为求得一张注塑机图纸。作为国内塑料加工机械领域的权威，王兴天教授和北京化工大学给予了企业大力支持。这次跨越千里的“图纸交接”，开启了双方延续40余年的合作。
2002年，结束在日本东京大学的国家公派留学后，杨卫民教授回到学校，继续投身注塑成型技术研究。“当时国内注塑成型技术与德国、日本还有较大差距，杨卫民老师回国，就是想扎根这一细分领域，推动国内加工成型技术发展。”谢鹏程回忆说。
“杨卫民老师带着我们走进行业龙头企业，对接需求、交流技术。王兴天老师当时担任海天总顾问，继续推动双方深化合作。”谢鹏程说。为了加快技术验证和成果转化，团队长期深入企业车间，在机器轰鸣中做实验、测数据、解难题，校企双方也在一次次联合攻关中增进了解、建立信任。
2007年，北化团队承担国家科技支撑计划项目，开启面向国家重大需求的系统攻关。2011年，杨卫民教授牵头完成的“塑料精密成型技术与装备的研发及产业化”获国家科学技术进步奖二等奖。
这项具有里程碑意义的成果，推动塑料精密成型技术与装备实现自主研发和规模化产业应用，也为团队向更高性能材料、更复杂构件继续进发奠定了基础。
精密成型扩展至特种工程塑料领域
在前期成果基础上，谢鹏程带领团队将攻关重点进一步拓展到技术难度更高的特种工程塑料领域。
特种工程塑料熔融温度接近400℃、加工压力超过270兆帕，PVT(压力—比容积—温度)特性模型构建难度显著增加。“在通用塑料领域行之有效的精度控制方法，到了特种工程塑料成型中却难以直接沿用。”谢鹏程说。
谢鹏程介绍，模塑成型制品精度控制的关键，是让材料尽可能精准地复制模具型腔特征，而其科学基础正是材料自身的PVT特性。不同材料具有不同的热力学状态方程，特种工程塑料的PVT特性测试和数学模型构建，远比通用塑料复杂。针对这一关键难题，团队建立了新的模型，为高性能构件成型精度控制提供依据。在此基础上，他们进一步提出基于型腔压力反馈的等比容积闭环调控方法，协同调控注射、保压和冷却过程，使制品体积收缩率和翘曲变形量改善近50%，为特种工程塑料高精度成型夯实了理论与技术基础。
“特种工程塑料黏度高、流动阻力大，对注塑装备的加热、注射、合模和控制系统提出了更高要求。”谢鹏程说。依托PVT特性研究积累，北化团队建立了覆盖特种工程塑料加工窗口的物性数据库，为装备控制系统绘制出精准的“控制图谱”。这一物性基础与装备研制单位的控制技术深度融合，形成适应高温、高压、重载工况的注射锁模一体化控制方案。
产学研协同实现批量稳定生产
要实现特种工程塑料制品稳定批量生产，还必须破解大温差、大压差工况下状态漂移和误差累积难题。原料批次、环境温度、设备状态、模具热平衡等任何一项变化，都可能层层传导，最终造成产品质量波动。
传统工业设备多按照预设指令运行，面对材料加工过程中难以避免的外部扰动，往往缺乏及时调整能力。为此，团队赋予设备自主感知和实时决策能力。谢鹏程解释：“设备能够在当前成型周期内，根据注射压力、螺杆位置、注射速度等关键参数自主调控，即使受到外部干扰，也能将制品精度稳定在允许公差范围内。”
“此前，这项技术主要掌握在欧洲少数企业手中。”谢鹏程说，“我国装备企业进军欧美高端市场时，它往往成为设备准入和招投标中的重要技术门槛。”如今，团队相关技术已获美国、日本发明专利授权，推动我国注塑成型智能控制技术达到世界先进水平，并在部分方向形成竞争优势。
推动重大工程关键构件自主制造
经过多年攻关，该项目累计获发明专利授权100余件，形成四大系列高性能注塑成型装备，其中3项入选国家首台(套)重大技术装备。系列装备累计推广超过10万台(套)，产品出口到全球150多个国家和地区，进入美国、日本及欧洲市场。
在应用端，项目研制的特种工程塑料构件已批量应用于航空航天、核电能源等国家战略领域，部分关键基础件在航空航天重大工程中经受住严苛考验。“过去，这类关键构件的高端制造装备长期依赖进口。如今，我们把核心能力牢牢掌握在自己手中。”谢鹏程说。
从通用塑料高端装备自主化，到特种工程塑料装备自主可控，该项目推动我国注塑成型技术与装备由跟跑、并跑加快迈向国际先进水平。谢鹏程说：“我们早已告别单纯的追赶，正与世界一流同行共同探索技术‘无人区’。创新没有止境，我们有信心应对任何新的难题。”
