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中国科技人员攻克世界难题,气凝胶材料连续式全自动生产将成可能

文章来源:科技日报  2016-08-31

标签:气凝胶万众创业

在刚落幕不久的第五届中国创新创业大赛(浙江赛区)暨第三届浙江省“火炬杯”创新创业大赛新材料领域决赛,一位叫金承黎的创业者凭借“第四代常压干燥技术批量生产气凝胶材料技术”在激烈的竞争中脱颖而出,荣膺大赛10强,摘得优秀企业奖的桂冠。3日后,他又携带该项目在宁波杭州湾新区国际创业创新大赛复赛杭州赛区以第一名成绩直接晋级决赛。

据了解,随着“大众创业万众创新”的逐步深入,有着强大创业基因的浙江,创业创新气氛高涨,赛事水平也越来越高,前来参赛的创业选手不乏中国科学院院士、海归人才、千人计划获得者、国内顶尖专家等,众多知名投资人、企业家组成的评委团同样也是专业而犀利。作为一位普通的科技创业者,金承黎施了什么魔法可以征服两场高水平大赛的评委?


气凝胶,改变世界的神奇材料

有一种材料身轻如烟,在光线下有烂漫的蓝色,有一种材料可以抵御1000多度高温呵护娇艳的鲜花,有一种材料可以将1公斤炸药的爆炸威力化为无形,有一种材料可以变身“海绵宝宝”吸附海上泄露的原油,有一种材料你可以穿着它爬雪山趟火海毫发无损,有一种材料创下了15项吉尼斯纪录……这个神奇材料不是科幻小说里的梦呓,它已经来到我们的身边,它就是气凝胶。

据悉,气凝胶是一种具有纳米多孔结构超轻固体材料,孔隙率可高达99.8%,1931年由美国科学家发明,在电学、光学、声学、力学、热学等领域拥有许多神奇的特性,是20世纪90年代以来10大热门科学技术之一,被列为国家战略新兴产业,具有巨大应用价值的军民两用技术。

“这个产品太有想象空间了,我觉得干一辈子也做不完。”一说到气凝胶,平时温文尔雅的金承黎,立马变得激情四射,“气凝胶有那么多神奇的特性,单单是作为传统保温材料的革命性替代产品,未来就有几百亿美元的市场,现在我们国内的石油化工、热力管网等领域已经获得应用,我们现在乘坐高铁也在用,未来服装鞋帽、建筑节能等领域将有巨大的应用前景。”


矢志实业报国,投身气凝胶产业化

2001年与美国宇航局有密切关系的ASPEN公司的成立,标志真正商业意义的气凝胶产业化的开始。2004年国内首家气凝胶企业成立并于2006年获得气凝胶粉体中试成功,金承黎随之成为国内最早从事气凝胶产业化的人员。

作为先行者,几乎没有任何可以借鉴的产业化经验,金承黎带领技术团队经历上千次试验失败后,终于取得气凝胶“NHT干燥成型”工艺的重大突破,在国内首次实现了气凝胶产品的批量生产,打破了气凝胶产品由美国企业垄断的局面。之后他们又率先开发了气凝胶毡、气凝胶板、气凝胶异形件、气凝胶采光板等一系列气凝胶产品。

实现批产后,由于气凝胶材料市场认知少,为了尽快打开市场,金承黎又转到了市场营销部门,成为国内油田、高铁、核电、新能源汽车、井下救生舱、热力管网等众多气凝胶应用市场的拓荒者。

2014年底,随着气凝胶产业的不断发展,国内对节能环保的日趋重视,气凝胶产业迎来了产业大发展的窗口期,金承黎毅然决然地从当时供职的航天系统某单位离职,成立了浙江绍兴圣诺节能技术有限公司,开发新型的气凝胶产业化技术,走上了创业创新的道路。

金承黎毕业于四川绵阳的西南科技大学,本科,硕士,7年的大学时光,培育了他勇于担当,不怕挑战的性格,现在的他致力于创业创新,一路走来,努力付出取得了令人瞩目的成绩,用他自己话说是“终于回到了初心”。


成本和品质,一个都不能少

价格是制约气凝胶产业应用的最大障碍,一旦气凝胶材料的生产成本得以显著下降,市场规模就会急剧扩大,产品销量也会迅速扩大,并将革命性地替代传统绝热材料。与此同时,气凝胶材料在使用过程中容易产生粉尘,也是客户迫切希望改进的地方。将“改善客户体验,持续为客户创造最大价值”视为公司使命的金承黎,从创业那天起,就围绕降低成本和解决粉尘问题,进行了孜孜不倦的努力。

天道酬勤,通过采用廉价的水玻璃代替昂贵的有机硅原料,采用常压设备代替昂贵的超临界高压设备,圣诺节能技术公司开发的新一代常压干燥技术,生产成本和设备投资显著降低,具有极强的竞争力,并且妥善解决了气凝胶粉尘问题,为公司未来发展打下了坚实的基础。


连续式全自动,突破不可能

有的人注定是爱折腾的,或许金承黎就是这样的人。在获得气凝胶生产成本和粉尘控制重大突破后,圣诺节能已经获得了相对于同行的显著技术优势,就凭这一点应该够公司生存发展一段时间了,但是金承黎并不满意。“现在我们行业的所有厂家的生产线都是间歇式的半自动生产线,没有一家是连续式全自动的,这样可不行!”语气中有几分倔强。源于航天的高科技产品,在准备拥抱工业4.0的时代,生产方式怎么能停留在工业2.0呢?

其实,传统的气凝胶生产技术,确实是有难以实现全自动化的“苦衷”:一是,生产中需要使用大量可开盖的反应釜,通过行车对整卷的物料进行吊装进出反应釜,吊装过程虽简单却难以全自动操作;二是传统生产工艺各个工序时间不匹配,差别很大,从几分钟到及十个小时,甚至几天,无法流水线作业。

同事说,有时见他一坐一上午埋头查资料一声不吭,有时不停写写画画又全部撕碎扔掉,有时突然跑到实验室捣鼓两下。就在大家几乎忘记了全自动化这回事的时候,有一天他突然兴奋的说,我好像找到办法了。一轮轮试验下来,先是十小时,然后是八小时,然后是六小时,“恩,我们现在可以不超过六小时走完全部流程快速的把气凝胶制备出来,我们的新生产线将实现一头进料一头出料,中间没有任何人工辅助的连续式的全自动生产。”掌声响起,这个疯子赢了。

金承黎在西南科技大学硕士期间的导师、四川省军民融合研究院副院长易发成教授告诉记者,“气凝胶如果实现连续式自动化生产,将是气凝胶材料生产史上的一个里程碑事件。不仅仅是效率会提高3-5倍,产品质量稳定性提升,生产安全水平提升,减少人工缓解招工难等方面都有显著的意义,另外全自动生产线占地更少,而且相比传统釜体设备主要适用卷材的生产,履带式全自动生产线可以很好兼容卷材、板材、薄膜、粉末和颗粒等各种产品的柔性生产。”

据悉,围绕第四代常压干燥批量生产技术,金承黎团队已经申请了30多项发明专利,还申请了一项PCT国际专利,将逐步构筑一个多层次的专利保护体系,抢占行业制高点。


创新创业,开启新时代

在2016年的全国科技创新大会上,习近平总书记强调要发动科技创新的强大引擎,让中国这艘航船,向着世界科技强国不断前进,向着中华民族伟大复兴不断前进,向着人类更加美好的未来不断前进。之前李克强总理也曾指出,近些年来我国科技成果不断涌现,正处于量变到质变的时期。必须更加注重原始创新能力,促进基础研究与应用研究、技术开发协作贯通,实现原始创新与再创新、集成创新融合迸发。

气凝胶是应用广泛的基础性战略前沿新材料,中国气凝胶产业起步几乎与世界同步,10多年来学术界和企业界辛勤耕耘下,中国气凝胶产业已经具备跻身世界一流的可能性。

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