南京工业大学“精尘科技”团队的故事：精“尘”所至 精“瓷”成器

近日，南京工业大学2011学院2021级本科生张羽杰的公司南京精尘科技有限公司，又达成了一项商业合作——为某单位提供3D打印所需的先进陶瓷粉体。2024年10月，凭借首创的国产高端精控化高熵陶瓷粉体及生产工艺的应用，张羽杰团队在中国国际大学生创新大赛中以“高教主赛道—本科生创意组”第一名的成绩摘取金奖。

图片来源 | 南京工业大学

“目前，我们国家的先进陶瓷粉体材料研究存在‘卡脖子’难题，材料性能与国外差距较大。”3年前，在大一新生的专业导学课上，教师的一席话引起张羽杰的兴趣，他想尝试解答这道难题。

一开始，面对一堆晦涩难懂的专业文献，张羽杰就遇到了困难。幸运的是，学校的“本科生导师制”为他打开了一扇窗。张羽杰找到研究陶瓷材料方面的教师金俊阳，帮他在一页页文献中学习、在一家家企业调研中取经、在一个个实验中摸索……

高熵陶瓷具有优异的机械性能、热稳定性和化学稳定性，广泛应用于医疗、工业与军事等领域。然而我国先进陶瓷市场起步较晚，2023年，先进陶瓷粉体材料的国产化率仅约25%，国内市场份额较小。当张羽杰得知国内高熵陶瓷粉体产品存在粉体粒径宽、粉体控型难、浆料稳定性差等痛点问题后，便开始逐一攻克。

整个大一，除了上课，张羽杰几乎每天都泡在实验室中，反复尝试用不同的化合物合成陶瓷粉体的前驱体，反复比对不同路线之间的性能差异。在此过程中，虽然粉体的性能没有发生实质性提升，但许多来自材料学院、化工学院、电控学院等的学生陆续加入进来，提供了越来越多的思路。

2022年9月的一天，在南工大材料化学工程国家重点实验室，团队成员、学生袁锦康在后期测试时突然发现粉体性能曲线发生罕见变化，这启发团队放弃先前的碳化物方向，转向氧化物方向，但采取何种工艺路线来合成，张羽杰还是没有头绪。

直到2023年2月寒假期间，张羽杰在金俊阳的推荐下来到江苏国瓷新材料科技股份有限公司实习。在实习项目“高疏水型沸石分子筛的水合成研究”中，他受到了金属有机框架材料结构的启发，准备放弃以前的传统合成路线，即溶胶法或化学沉淀法，采用金属有机框架材料相关技术进行合成。最终，在当年10月，团队在陶瓷粉体的合成、热解和制浆三大环节分别实现了突破，研发了金属有机凝胶合成、智能炉温控制裂解与微纳空间电荷均相分散三大专有技术。

得益于南工大与常熟市的校地合作平台，张羽杰和团队成员带着他们的三大专有技术，以及第三方检测机构检测报告，来到了苏州云火材料科技有限公司寻求合作。一年多来，云火科技用他们的粉体制备了系列垫片，耐磨性能得到显著提升，使用寿命可达10000小时以上。

“攻克‘卡脖子’技术，用国产产品代替进口产品。”张羽杰仍然记着这一“初心”，不断奔波于南京、镇江、苏州等地，推广他们的技术和产品。实际上，从一开始，他想做的正是一批批南工大科研前辈们正在做的事——“向上”瞄准科技前沿，“向下”扎根社会发展。为了更好地推广团队的产品，在科技企业孵化器——南工大国家大学科技产业园的帮助下，张羽杰于2024年年中注册成立了南京精尘科技有限公司。“我们甘做一粒粒尘埃，用千千万万颗陶瓷粉体‘尘’，汇聚成坚韧无比的陶瓷护板，为国家科技自立自强贡献自己的微薄力量。”

半年来，“精尘科技”团队陆续收到了来自10多家企业的试用报告。立志做国产高品质人造髋关节骨的宁波兆盈医疗器械有限公司一直从德国进口高品质陶瓷粉体原料，初看到张羽杰的项目就眼前一亮，试用半年后的产品效应更是让他们喜出望外：所制成的人工髋关节对比国外同类产品性能丝毫不差，而成本显著降低。

“未来，我们将努力实现技术迭代，研发更高品质和性能的陶瓷材料，为国家科技自立自强和社会经济发展贡献力量。”张羽杰说。

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