华东理工大学教授邢明阳团队基于自主研发的低成本多功能海绵复合材料，将实验室层面的材料设计、机制探究与实际应用紧密结合，提出从“以材料为中心”转向“以真实工况需求为导向”的低碳低毒化设计思路。相关研究成果近日发表于《材料研究述评》。

基于环境功能材料的高级氧化技术，是实现工业污染深度治理与协同推进碳减排的关键技术支撑。然而，当前该领域仍存在实验室与工程应用脱节的问题，大量在实验室毫克级尺度下展现出优异性能的材料体系，往往难以满足实际工程处理中吨级规模、连续运行和复杂工况下的应用需求。

这一核心痛点源于现有研究范式的固有局限。领域内科研人员往往关注材料本征性能的持续突破与催化反应机理的精细解析，却在很大程度上忽视了规模化应用中不可回避的工程可行性、经济可持续性、运行稳定性以及低碳与安全性约束等关键要素。

团队以真实工程场景需求为牵引，反向指导材料的功能定位与优化设计。在此思路下，研究人员通过装备研发与材料适配，在反应器尺度上放大材料的有效性能，实现材料能力向系统效率的转化。进一步地，团队引入全生命周期评价（LCA）与技术经济分析（TEA），从源头对能耗、碳排放、成本与环境风险进行系统约束，确保技术路径在环境与经济层面的可持续性。同时，通过行业标准构建与工程示范验证，该技术模式正逐步走向规范化、可复制化和规模化。这项工作缩短了实验室成果到工程应用之间的转化周期，为“双碳”目标下环境功能材料的工业化应用提供可行路径。

一种面向工业化应用的闭环研究范式。研究团队供图

相关论文信息：https://doi.org/10.1021/accountsmr.6c00036