2015年夏天,在美国特拉华大学做研究员的邓飞打通了远在深圳的高中同学、深圳领耀东方科技股份有限公司CEO章胜华的电话。“第一根可量产的碳纳米管纤维做出来了,我要回国。”这一天距离邓飞第一次在实验室研究碳纳米管纤维刚好满三年。


四个月后,邓飞辞去了特拉华大学的职务,回到深圳与同样辞职的章胜华携手筹办企业。2016年6月,烯湾科技诞生。由此,深圳有了全球第一家量产和销售“下一代碳纤维”材料的企业。

烯湾科技全球率先实现碳纳米管材料产业化 这家企业是怎么做到的?

第三届国际复合材料展上,工作人员向中国工程院院士杜善义(左)介绍烯湾科技碳纳米管材料。(受访者供图)


踏入碳纤维研究领域的“无人区”


碳纤维具有质量轻、强度高、弹性模量高的特点,被广泛用于制造航空器机体及军事等领域,被誉为21世纪的“黑色黄金”。在这一领域,日本深耕了100多年,中国只做了30年。


“我国在碳纤维领域一直难有大的突破,不匀率高、毛丝多,力学性能也上不去,无法制备航空航天结构材料。”已故中国材料科学之父师昌绪曾这样说。


“碳纤维有点像玻璃,慢慢拉可以抗压;但如果撞击,容易碎。”邓飞说,全球同行一直在寻求解决方案。


邓飞研究的碳纳米管纤维复合材料,既具备碳纤维的高强度等特性,又解决了“脆”的问题,被产业界和学术界公认为“下一代的碳纤维”。


2003年,在日本东京大学读研的邓飞梦想着在碳材料领域学有所成、报效祖国。“但日本不允许中国籍学生从事碳纤维专业学习,在导师的指引下,便进入了碳纤维的下一代研究领域——碳纳米管材料专业。这是碳纤维研究领域的‘无人区’,连导师也没涉足过。“就这样,邓飞成了当年东京大学唯一从事碳纳米管材料专业研究的学生。


潜心研制出第一根碳纳米管纤维


邓飞面对的是一个全新空白的研究领域。“没有老师帮忙,没有文献参考。”邓飞告诉记者,博士期间,他深入碳纳米管材料的研究,把自己关在实验室三个月,没日没夜地查阅资料,终于找到了攻关的突破口。


“他们不让我做碳纤维材料,那我去研究一个性能高于碳纤维的材料,再把它量产出来。“邓飞自研了一台原位观察纳米管材料的检测平台装置,能在显微镜下观测到动态中的纳米结构。通过这套装备和反复实验,他发现,原来碳纳米管材料的断裂与碳纳米管之间的力传递效力有关。


源头找到了,马上就开干。从2012年开始,邓飞在特拉华大学任职期间,白天做研究员,晚上回实验室进行碳纳米管材料研究。“每天都很困难,每天都在解决困难,每天都觉得这个实验可能永远不会成功。”邓飞感慨道。成果诞生前的三个月,邓飞感到研究进入某种良性模式。“就像盲人在摸索出口,慢慢摸到了门把手。”三年的坚持不懈,他终于研发出可量产的高性能碳纳米管纤维。邓飞也成为了该领域顶级专家。


根据已通过期刊公布的性能检测数据,与目前美国、日本、澳大利亚和韩国研究团队做的碳纳米管纤维相比,在两个最关键的指标强度和杨氏模量上,邓飞研发的指标数据都遥遥领先,性能达到甚至优于目前最先进的T800H、S碳纤维,断裂应变性能是其5倍。

烯湾科技全球率先实现碳纳米管材料产业化 这家企业是怎么做到的?

全球率先实现碳纳米管纤维产业化


“成功后我第一件事就是给章胜华打电话,我要把技术在中国产业化落地。”邓飞说,碳纳米管纤维适用于一些对材料性能要求更高的高新技术领域,如航空航天、汽车、新能源电池正负极材料、船舶制造、风能发电等,其制备成本甚至不到碳纤维材料的10%。


“凡是碳纤维在力学性能上能够应用的场景,碳纳米管纤维都能实现,同时弥补其断裂应变性能的不足。”邓飞说,为了早日实现量产目标,2017年,邓飞组建了一支囊括美国、日本、中国三地科学家的技术团队。


烯湾科技的量产设备也是自主研发设计的。2017年,邓飞带领团队找遍全日本的厂商才把完整的设备做出来;2018年上半年,终于在深圳实现碳纳米管纤维原丝量产,逐渐建立了七条设备生产线。“目前,深圳已可实现5吨的年产量。”邓飞说。


由此,烯湾科技成为全球第一个实现碳纳米管力学性能产业化应用的团队,在目前全球不足20个团队中,烯湾科技的纤维力学性能最佳且可产业化。邓飞说,20年后人类将进入到碳材料时代。作为基础材料,碳材料的市场空间巨大,有着不可估量的市场规模。


“希望有一天,我们的碳纳米管纤维能成为国际标准。也许那时,行业内人士会骄傲地说,我要到深圳做碳纳米管纤维去了。”谈及未来,邓飞信心满满。


文章来源: 读特

免责声明

我来说几句

不吐不快,我来说两句
最新评论

还没有人评论哦,抢沙发吧~