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于纳米材料之上 筑科技强国之梦 ——专访烯湾科技总经理章胜华

时间:2019-08-30

8月28日,中以天使汇烯湾科技总经理章胜华进行了专访。内容如下:


作为构成未来智能社会的四大支柱之一,纳米材料被誉为21世纪最重要的先进材料。而在纳米材料中,有一种叫“碳纳米管”的材料,又因为具有优异的力学性能,能够用来制造“拉不断”的绳子、“扯不破”的纤维布、“打不透”的防弹衣,因而被称为“纳米材料之王”。

碳纳米管的特殊性能,源于其独特的六边形内部结构。这种六边形结构的直径在纳米量级,人类要观察到碳纳米管的内部结构必须借助高分辨透射电镜。而在中国深圳有一家高新技术企业,却在这个人类肉眼无法企及的微观材料王国之上,构筑起了宏伟的科技强国之梦。它就是全球首家实现碳纳米管力学性能产业化应用的中国企业——烯湾科技。

烯湾科技

烯湾科技总经理章胜华 


碳纳米管:能够用于制造“太空电梯”的神奇材料

在童话故事中经常会出现这样的场景:故事主人公顺着一根绳索爬到了天上。这根童话故事中的绳索,在科技飞速发展的当代,就是连接太空与地面的的“太空升降舱”,也即所谓的“太空电梯”。

不过即便当今科技已经发达到能够将人类送上太空,但是在很长一段时间内,“太空电梯”依然被认为是不太可能实现的科学梦想。其主要原因在于一台太空升降舱的系规必须耐受大约60-100gpa的张力,而此前即便是强度最高的材料——钢,所能承受的最大张力也仅为2gpa。也就是说,如果用钢来作为建造太空升降舱的材料,这台太空升降舱随时都可能因为承受不了张力而断裂。

“碳纳米管的出现,让人类制造‘太空电梯’的梦想有了实现的可能。”据烯湾科技总经理章胜华介绍,碳纳米管理论上的拉伸强度能够达到100gpa,比强度最高的钢还要高出270倍;其杨氏模量高达1TPa以上,是钢的5倍;而其密度却仅为钢的1/6。“碳纳米管的力学强度和模量都很高,重量又很轻,韧性也非常好,所以一直都被科学界公认为是未来制造‘太空电梯’的最好材料。”

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虽然用碳纳米管制造“太空电梯”目前仍然只停留在设想阶段,还没有具体可行的实现路径,但是章胜华告诉记者,由碳纳米管制备成的宏观应用体——碳纳米管纤维,目前已经在电子器件、工程材料、工业机械等相关领域进入了商业应用阶段。

“目前碳纳米管相关材料已经进入实际应用并且产生销售的领域主要有两个,一个是用于锂电池正负极材料,另一个则是用于有源器件的相关散热、导热材料。此外,像微电子芯片封装领域,以及碳纳米管纤维复合材料在飞机、汽车以及高端工业装备等领域的应用,目前也都在研究中。”


烯湾科技:全球首家实现碳纳米管纤维产业化的中国企业

优异的力学性能,只有通过产业化才能在实际应用中发挥价值。但是此前即便是掌握了碳纳米管研发、生产核心技术的美、日等发达国家,其碳纳米管力学性能的产业化也并非处于全球领先地位。反而是烯湾科技这样一家中国新材料企业,却在全球首先实现了碳纳米管力学性能的产业化。

据章胜华介绍,烯湾科技对碳纳米管力学性能产业化的推动,有几个标志性的事件。一个是2016年成功建成全球第一条吨级阵列碳纳米管生产线,首次实现了产业化突破;另一个是在2017年,烯湾科技利用完全自主知识产权设备制造出了第一根可量产的碳纳米管纤维原丝,碳纳米管纤维材料由此具备了产业化的前提和条件;此外,在今年8月召开的第22届国际复合材料大会(ICCM)上,烯湾科技正式发布了全球首张大尺寸碳纳米管纤维编织布,在碳纳米管纤维复合材料的产业化进程上实现了关键性突破。

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烯湾科技惊艳亮相国际复合材料大会

“制约碳纳米管产业化的,有包括技术、产能、资金、市场应用基础等在内的各种因素。”章胜华告诉记者,烯湾科技之所以能在碳纳米管产业化上领先一步,与技术上的突破、资本的支持以及国内良好的市场应用基础是密不可分的。

在技术方面,章胜华以此次亮相第22届ICCM的全球首张大尺寸碳纳米管纤维编织布为例,“这样一张A4纸大小的碳纳米管纤维编织布,在具体制作过程中需要先将多根碳纳米管纤维原丝捻成束,再将纤维束编织成布,整个生产过程中需要用到长达8公里的碳纳米管纤维,那么如何获得大量性能均衡稳定的碳纳米管纤维原丝,就是生产的最大难点所在。”

章胜华表示,烯湾科技之所以能成为全球唯一一家量产如此高品质碳纳米管纤维原丝的新材料企业,原因就在于其掌握了包括量产设备、生产控制工艺及编织成型工艺等在内的碳纳米管纤维产业化核心技术,而且这些技术均为烯湾科技自主研发。

“从产业环境来看,我们国家有着较好的碳纳米管应用基础。目前全球范围内有70%--80%的锂电池是在中国生产、制造的,而锂电池正负极材料,正是碳纳米管的一大应用领域。庞大的应用基础助推了碳纳米管的产业化进程。”

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任何一种新材料,从研发、量产直到推向市场,期间需要投入大量的资金和时间。资本能否立足于价值投资的理念,给予新材料企业更多的耐心、为新材料企业提供多维度的价值赋能,对于新材料的产业化也起着至关重要的作用。“烯湾科技比较幸运的是,在A轮融资中引入了包括博将资本在内的价值投资机构。这些投资机构无论是在资本、还是在市场推广等方面,都为我们推进碳纳米管的产业化提供了很多支持。”章胜华说。


于纳米材料之上 筑科技强国之梦

产业化的推进,归根结底离不开人才的支撑。章胜华告诉记者,自己大学毕业后,一直从事的是通讯、物联网领域的相关工作。之所以选择加盟烯湾科技,是因为被烯湾科技创始团队的科技强国之梦所感染。

“烯湾科技创始人邓飞从高中时代起的梦想,就始终与壮大我们国家的科技实力相伴。后来无论是进入东京大学攻读先进纳米复合材料专业博士,还是远赴美国特拉华大学复合材料中心继续从事先进纳米复合材料的研究工作,又或者是在美国实验室里研制出第一根高性能碳纳米管纤维后不久便回国创办烯湾科技,都是他在一步步践行自己科技强国梦想。”据章胜华介绍,当时跟随邓飞一起从美国回来的创始团队成员,无不怀着一颗科技强国、产业报国的赤诚之心。

烯湾科技

烯湾科技创始人邓飞

“事实上,在中国的基础材料研究领域,并不乏像烯湾科技研发团队那样有理想、有情怀、有抱负的专家学者。但是过去由于我国在基础材料科研方面比较薄弱、科研机构的体制机制存在一些不合理的地方,加上新材料研发周期长、科研人员待遇不尽如人意等等的问题,所以造成了国内新材料领域高端人才的外流。”章胜华表示,近年来随着国家对基础材料科研的重视,加上相关政策的推动以及社会资本的进入,新材料领域的高端人才逐渐有了更好的发挥聪明才智、实现理想抱负的舞台。

“发展新材料行业对提升我们国家科技实力的作用和意义是不言而喻的。”章胜华以高性能碳纤维为例,过去这一领域的核心技术一直都掌握在美、日等发达国家手中,像日本东丽生产的高性能碳纤维的市占率高达75%—80%,中国在该领域内既不掌握核心技术,也不具备话语权。“烯湾科技通过掌握碳纳米管纤维及其复合材料的核心研发、生产技术,不仅打破了发达国家长久以来对我国的技术封锁,填补了我国高性能纤维行业的空白,同时也提升了中国在全球范围内的科技竞争力。”

烯湾科技

烯湾科技实验室

当然,在章胜华看来,烯湾科技在碳纳米管材料领域内持续深耕的意义还远不止于此。“由于碳纳米管技术及相关产品可以被广泛应用于高铁制造、海洋工程、新能源电池等领域,所以掌握了碳纳米管及其纤维材料研发、量产的核心技术后,还可以培育新的经济增长点,助推我国经济结构转型升级。”

“未来,烯湾科技将在提升产能、降低成本的基础上,通过与相关机构以及科研院所的合作,进一步拓展、延伸碳纳米管及其纤维材料的应用领域。希望烯湾科技在碳纳米管材料领域的探索,能给业内同仁带来一些有益的启发和借鉴,也希望未来能有更多有志于新材料行业的优秀人才加入烯湾科技,与我们共圆科技强国之梦。”章胜华说。


文章转自微信公众号: 中以天使汇