徐環(huán)斐，中共黨員，化工學(xué)院副教授，碩士生導(dǎo)師；在2024年第十四屆“挑戰(zhàn)杯”中國(guó)大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計(jì)劃競(jìng)賽中，以第一指導(dǎo)老師帶領(lǐng)《“花”廢為寶—人工智能輔助花廢高值化利用助力鄉(xiāng)村振興》項(xiàng)目獲得挑戰(zhàn)杯主賽道國(guó)家級(jí)金獎(jiǎng)。
徐環(huán)斐老師博士畢業(yè)于中國(guó)科學(xué)院大學(xué)化學(xué)工程專(zhuān)業(yè)，畢業(yè)后入職青島科技大學(xué)化工學(xué)院。主講化工工藝學(xué)、化工設(shè)計(jì)等課程，主持、參與省級(jí)教改項(xiàng)目3項(xiàng)，以第一作者發(fā)表教改論文11篇。科研方面聚焦基于低共熔溶劑的木質(zhì)纖維素類(lèi)生物質(zhì)高值化利用及花卉天然產(chǎn)物提取的研究，主持國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目。以第一作者或通訊作者發(fā)表SCI一區(qū)TOP期刊論文26篇，其中2篇入選ESI全球前1%高被引論文，以第一發(fā)明人授權(quán)中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利10項(xiàng)。指導(dǎo)碩士研究生10人，其中3人獲山東省研究生創(chuàng)新成果獎(jiǎng)，1人獲山東省優(yōu)秀碩士學(xué)位論文，3人獲研究生國(guó)家獎(jiǎng)學(xué)金。
執(zhí)創(chuàng)新之炬 解田間難題
徐環(huán)斐老師團(tuán)隊(duì)在一次學(xué)校團(tuán)委組織的社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)中，前往玫瑰基地進(jìn)行調(diào)研。面對(duì)滿(mǎn)園芬芳的玫瑰，團(tuán)隊(duì)的目光卻聚焦在那些被視為“廢棄物”的落花與枝葉上。花卉廢棄物指的是花卉種植過(guò)程因市場(chǎng)因素造成的銷(xiāo)售空窗期內(nèi)，花農(nóng)剪切的廢棄物，包含廢棄花瓣、莖葉，富含纖維素、黃酮多酚等成分。每年鮮切花銷(xiāo)售的重大節(jié)日前后，大量的花卉廢棄物堆積在田間地頭，既浪費(fèi)資源又污染環(huán)境。
通過(guò)與當(dāng)?shù)鼗ㄞr(nóng)的深入交流，團(tuán)隊(duì)了解到花卉廢棄物處理存在的諸多難題，如產(chǎn)量龐大、易腐爛、還田效果不佳等。這些問(wèn)題影響了花卉產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，也給當(dāng)?shù)鼗ㄞr(nóng)帶來(lái)了不小的壓力。針對(duì)這些問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)提出了利用獨(dú)特溶劑提取花卉廢棄物中的纖維素和黃酮多酚類(lèi)成分，實(shí)現(xiàn)其廢棄物高附加值轉(zhuǎn)化的設(shè)想。在綠色溶劑篩選方面，團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了涵蓋104種低共熔溶劑（DES）的Kamlet-Taft參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)氫鍵酸度（α）、氫鍵堿度（β）、極化參數(shù)（Π*）及分子極性指數(shù)（MPI）的多維度協(xié)同優(yōu)化，建立了木質(zhì)纖維素處理效率預(yù)測(cè)模型。該模型首次界定出四個(gè)關(guān)鍵參數(shù)區(qū)間，據(jù)此可精準(zhǔn)設(shè)計(jì)DES配比，確保纖維素保留率不低于80%的同時(shí)實(shí)現(xiàn)木質(zhì)素脫除率大于50%。量子化學(xué)計(jì)算進(jìn)一步闡明，以蘆丁和沒(méi)食子酸為模型分子時(shí)，DES體系與目標(biāo)花卉活性分子間存在特異性相互作用，為綠色溶劑的篩選提供了強(qiáng)有力的理論依據(jù)。
破“廢”成蝶 智賦新生
肯下實(shí)踐苦功夫，甘坐科研冷板凳。團(tuán)隊(duì)聚焦于生物質(zhì)資源的高值化利用，基于機(jī)器學(xué)習(xí)和分子模擬輔助，對(duì)低共熔溶劑預(yù)處理木質(zhì)纖維過(guò)程的分離機(jī)理進(jìn)行研究。通過(guò)量子化學(xué)和分子動(dòng)力學(xué)揭示低共熔溶劑與生物質(zhì)組分之間的相互作用機(jī)制；采用機(jī)器學(xué)習(xí)探究溶劑—生物質(zhì)組分結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的內(nèi)在關(guān)系。對(duì)于不同生物質(zhì)原料，構(gòu)建精準(zhǔn)的模型并優(yōu)化工藝實(shí)現(xiàn)對(duì)生物質(zhì)中特定組分的定向高效提取，為量身設(shè)計(jì)高效溶劑提供理論支撐。
團(tuán)隊(duì)針對(duì)花卉廢棄物高值化利用問(wèn)題扎根鄉(xiāng)野，歷經(jīng)近百次實(shí)踐調(diào)研、采集典型廢棄物樣本230余份，持續(xù)展開(kāi)深入的技術(shù)攻關(guān)，累計(jì)完成溶劑配比實(shí)驗(yàn)約1200組，技術(shù)調(diào)整工藝參數(shù)優(yōu)化嘗試達(dá)5000余次，建立花卉廢棄物綠色高值化利用智能可視化分析平臺(tái)，將人工智能技術(shù)應(yīng)用于花卉廢棄物的處理與資源化利用中，創(chuàng)新性地整合密度泛函理論、分子動(dòng)力學(xué)與機(jī)器學(xué)習(xí)算法，系統(tǒng)地揭示了不同DES體系中花卉酮類(lèi)酚類(lèi)提取過(guò)程關(guān)鍵變量，建立了以酮類(lèi)酚類(lèi)提取量為目標(biāo)的智能分析模型，取得優(yōu)異的科研成果。
青春寫(xiě)答卷 科技助振興
“花廢為寶”團(tuán)隊(duì)是青島科技大學(xué)“科教融合、產(chǎn)教協(xié)同育人”理念的生動(dòng)實(shí)踐。團(tuán)隊(duì)依托國(guó)家自然科學(xué)基金、山東省自然科學(xué)基金等縱向課題支持，深入探索花卉廢棄物的高值化利用技術(shù)，同時(shí)積極對(duì)接地方產(chǎn)業(yè)需求，建立了多項(xiàng)橫向合作項(xiàng)目。徐環(huán)斐老師在2024年全校“教科研高績(jī)點(diǎn)總業(yè)績(jī)”總排名中，在副教授教師中排名為全校首位，在含教授的所有專(zhuān)業(yè)技術(shù)教師中排名為全校第12位。
學(xué)生隊(duì)長(zhǎng)化工學(xué)院2022級(jí)化學(xué)工程與技術(shù)專(zhuān)業(yè)碩士研究生葛瀚文同學(xué)，基于人工智能?chē)@花卉廢棄物中核心組分纖維素、半纖維素、木質(zhì)素的分離機(jī)理進(jìn)行研究，在Bioresource Technology、ACS Sustainable Chemistry & Engineering等SCI一區(qū)TOP期刊以第一作者發(fā)表5篇論文，授權(quán)中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利3項(xiàng)，以第一位次獲評(píng)山東省研究生創(chuàng)新成果，獲研究生國(guó)家獎(jiǎng)學(xué)金等榮譽(yù)。團(tuán)隊(duì)核心成員化工學(xué)院2023級(jí)化學(xué)工程專(zhuān)業(yè)碩士研究生魏家暉同學(xué)，將科研與實(shí)踐相結(jié)合，對(duì)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題大膽創(chuàng)新解決方案，對(duì)花卉中黃酮多酚類(lèi)化合物進(jìn)行高效選擇性提取，以第一作者在SCI一區(qū)TOP期刊Journal of Molecular Liquids上發(fā)表論文，授權(quán)中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利2項(xiàng)。團(tuán)隊(duì)核心成員高密校區(qū)化工系本科生蔣明哲同學(xué)，基于分子模擬研究了花廢關(guān)鍵組分與綠色溶劑相互作用機(jī)制，并且通過(guò)長(zhǎng)期參與項(xiàng)目，全面提升了綜合能力，在各類(lèi)科創(chuàng)競(jìng)賽中獲得省級(jí)以上獎(jiǎng)項(xiàng)16項(xiàng)。團(tuán)隊(duì)成員深知，科研之路雖充滿(mǎn)挑戰(zhàn)，但只要懷揣對(duì)科學(xué)的熱愛(ài)與執(zhí)著，就一定能夠攻克難關(guān)，取得成果。
徐環(huán)斐教授科創(chuàng)團(tuán)隊(duì)將依托學(xué)校科研平臺(tái)，進(jìn)一步拓展人工智能在農(nóng)業(yè)廢棄物資源化中的應(yīng)用場(chǎng)景，為鄉(xiāng)村振興注入更多“青科大智慧”。未來(lái)，團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)深耕生物質(zhì)高值化領(lǐng)域，探索技術(shù)轉(zhuǎn)化新路徑，讓更多“田間難題”轉(zhuǎn)化為“創(chuàng)新課題”；以科技之火照亮鄉(xiāng)村振興之路，書(shū)寫(xiě)新時(shí)代青年的擔(dān)當(dāng)答卷。
——原載《青島科技大學(xué)報(bào)》1022期第二版
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