编者按:
人工智能、生物技术、新能源技术……当今世界,颠覆性和前沿技术不断催生新产业、新模式、新动能,成为推动社会发展的新质生产力。
在浙江,以科技创新为驱动力,新质生产力让传统产业迭代,让新兴产业抢滩,让未来产业争先,为加快高质量发展提供了新动能。为此,潮新闻策划推出《寻“新”记》系列报道,从细微处,看浙江如何向“新”而行。
眼前的画面有些混搭。色彩斑斓的3D打印渐变花瓶、黑红相间的时尚手提包、柔软的面料……日前,“在科技馆看懂创新浙江”展览一角,这些充满生活气息的小物件吸引了不少观众驻足。
它们似乎很难与“硬核高科技”产生直接联想,为何能成为“创新浙江”的其中一个缩影?
赋予“灵魂”的,正是组成它们的“未来材料”。“小到一只快递袋,大到成吨级的工业耗材,在我们公司都可以‘同宗同源’。”元素驱动(杭州)生物科技有限公司联合创始人、董事长刘旻昊笑道,“它们由AI参与研发,均以可再生物质为主要原料。”

来自元素驱动的产品在“在科技馆看懂创新浙江”展览上
挑战新材料的“不可能魔咒”
人类世界的运转其实被材料所统治。桌椅的坚硬、衣物的柔软、包装的轻便、建筑的稳固……我们日常生活中那些最平凡的一切,本质都是不同材料的具象化。如何用更环保的原料、更低的成本,打造符合要求的“完美”产品,是全世界各行各业夜以继日追逐的永恒命题。
刘旻昊把它叫作材料的“不可能六边形”,一个材料如果强度拉满,韧性就容易崩盘;既要使用时经久耐用,又要废弃后容易降解,也常常顾此失彼;若再苛求成本低廉,更是难如登天。
元素驱动要打造的“未来材料”,目标正是在低碳与绿色环保的底色上,打破几大指标的“不可能魔咒”。

实验员在超净台进行菌株筛选
常见的材料开发路径,通常从现有石化基或天然高分子材料出发,靠配方调配和反复试错逼近目标性能;元素驱动则把设计进一步前移,将材料分子结构、性能与制造路径一起考虑。
“我们首先明确产品在什么条件下使用、需要具备哪些性能,再围绕这些要求设计材料结构,根据结构选择或开发所需的功能性单体,并打通生物合成、聚合和加工环节。”刘旻昊介绍,“从构成材料的‘分子积木’,到最终产品的性能,各个环节都围绕同一个应用目标展开。”
在新疆阿克苏柳源镇400亩援疆试验田里,团队正试图破解农田的“白色顽疾”。
在干旱少雨、早春低温的新疆,为了让棉苗顺利破土、保温保墒,便宜又耐用的聚乙烯地膜曾是农田里的“保命膜”,然而,这层膜保住了产量,却也留下了“百年不烂”的白色幽灵;若直接换成普通的降解膜,又常常太过“娇弱”,扛不住棉花的漫长生长期,还没熬到秋收就碎了一地。
团队的破解之道,是为地膜“定制”了两副面孔:通过分子层面的精准设计,让它在生长期内极其“抗造”,为棉花锁水保温;完成覆盖任务后,它又能在土壤里逐步生物降解,化作“春泥”。配合微生物菌肥,这一模式从源头减少残膜污染,让土地重新呼吸。

手机壳制品
让AI成为全能“工程师”
AI,正是打破魔咒的钥匙。
用生物质造物,和传统从石油里提取完全不同,必须请各式各样的菌种来帮忙。
刘旻昊打了个比方:“这里的菌种就像微型工人,它们能‘吃’掉植物等生物质原料,再经过发酵,吐出所需合成材料的基础分子。”
而AI就像一根无形的线,围绕目标性能,把这些环节缝在一起,再将实验和应用验证的结果反馈到下一轮设计中,让研发持续优化。
它能在海量分子中,精准算出该用哪种材料结构;在发酵时化身“营养师”,帮菌种找到最容易消化的原料,甚至指导改造它们体内的酶,让这些“微型工人”干活更快、更强;到了最烦琐的分子“搭积木”环节,过去要试上几周的配方,现在只要输入想要的性能,可能几天就能算出最佳答案。
在这位AI“工程师”的加持下,研发效率有了肉眼可见的跃升。眼下,元素驱动的实验室里,一个菌种的研发周期正从12个月缩短至2个月—3个月,研发效率大大提升;部分项目的关键酶性能提升了50%—200%;材料性能预测准确率更是高达90%以上。
这套打通了“从菌株到货架”的AI体系,也展现出了强大的跨界魔力。
目前,元素驱动的产业版图已横跨各行各业。从接地气的快递袋、3D打印耗材,到柔软亲肤的纺织面料,刘旻昊透露,他们正联合产业链伙伴,将研发版图拓展至要求更严苛的汽车工业,甚至是医疗、外骨骼、机器人等先进制造领域。
从糖开始,为未来世界减负
将目光放得更长远,这种新造物方式,目标是为我们的空气、水和土地减负。

以 PMVL 为基础制成的材料粒子
比如,团队正在推进一款名为PMVL的生物基可循环柔性高分子材料。它不仅韧性好,也具备耐低温的潜力。
团队研究表明,PMVL基材料的单体回收率最高可达97%:这意味着材料使用后,其关键原料可被高效回收、投入再造,实现循环再利用。这种材料,未来将进入各种极寒高压场景,接受真实的工业考验。
而它的起点,可能就来自我们“舌尖上的那勺糖”——
元素驱动创始人、西湖大学教授张科春团队与合作伙伴的研究发现,提取自植物的糖通过生物发酵、化学转化与聚合,就可以转化为柔性的高分子材料。“这将有效减少微塑料对人体健康的影响,同时有助于减少对石油资源的依赖和环境负担。”刘旻昊介绍。

元素智造产业化基地(建设中)
如今,这家脱胎于西湖大学实验室的“新小龙”,已完成从科研到量产的跨越。此前在西湖教育基金会工作时,刘旻昊在与企业家的频繁对接中,深刻感受到产业对底层科技创新的渴求。这也促使她转变身份,从“为学校募资”转向“带技术下山”。
元素驱动成立之初,便成为第一批向西湖教育基金会捐赠股权的公司之一。对于刘旻昊来说,西湖大学给予老师们的,正是那股“科技创新的底气与到产业闯一闯的勇气”。而浙江敏锐活跃的商业市场,以及“阳光雨露”般的营商环境,也持续帮助企业茁壮成长,把图纸上的分子真正翻译成普通人触手可及的日常。
(受访对象供图)
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