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浦东“工赋”|揭秘!浦东这家企业如何用“胶水”纺出火烧不毁的“天蚕丝”

科Way  · 公众号  · 科技媒体  · 2024-11-06 17:30

正文


眼下,第七届中国国际进口博览会正火热进行中。在今年首次设立的新材料专区,由可阻燃的有机硅合成革制成的汽车座椅,能够控制植物气孔大小从而提升光合作用的生物制剂……众多来自全球的高科技新材料使得现场观众流连忘返。其实,现在我们的很多国产新材料同样处于行业领先地位。

看,这些神奇“天蚕丝”,别瞧它这么细,外表也很普通,你再用力拉也不会断,它能提起一桶15升的水,还能在1200℃的火焰中保持完好。

还有这条“魔毯”,它的厚度仅有0.3-3毫米,却能做到火烧不毁,当一面经受1400℃高温炙烤时,另一面仍能保持常温,徒手触摸毫无问题。



它们都来自浦东企业 上海榕融新材料技术有限公司(下称“榕融新材料”)。 今天请跟科Way一起走进这家优秀国产新材料企业,探寻成就这些神奇产品的核心秘密。


用“胶水”纺出

“天蚕丝”的传奇

榕融新材料位于临港新片区海尚路,办公区和生产区虽在同一幢建筑里,却泾渭分明:从入口门厅坐电梯上去都是办公区,而经由前台右边的一扇密封门往里,则是挑高10多米、形似仓库的开阔厂房,给人“别有洞天”之感。

进入厂房区域,记者隔着玻璃能看到半成品车间——收丝车间。在机器的轰鸣声中,只见一根根蚕丝般的纤维在齿轮上旋转;目及更深处,一堵白墙严严实实地挡住了所有的探寻和想象。

“这些收丝机是我们自研的,齿轮上的纤维就是我们的核心产品——氧化铝连续纤维。它们可被制作成缝纫线、捻线、套管、平面织物、立体织物等柔性制品。看,样品都在这张桌上。” 厂长贾庆龙 将记者引到收丝车间外的一张桌子前,桌上摆放着一瓶透明的“胶水”、两团粗细不同的“棉线”,还有一盘“编织绳”、几块手帕大小的“布”、一条“毯子”……



贾庆龙随手拿起一根比普通棉线略粗的氧化铝连续纤维缝纫线,给记者示范了用力拉伸的动作,“你再用力拉它也不会断,它能提起一桶15升的水,还能在1200℃的火焰中保持完好”。

作为国际公认的耐高温热端构件新一代主力材料,氧化铝连续纤维的制品适用于航空航天、船舶、热电、石油化工、半导体、汽车,以及高温炉膛等高端领域。 这些氧化铝连续纤维制品就像武侠小说里的天蚕丝护身宝衣,刀砍不断、火烧不着,其原因就在于关键材料——氧化铝连续纤维。

“这根细线由400根氧化铝连续纤维组合而成,每根纤维粗度7微米,仅为头发丝的七分之一。”贾庆龙介绍。

那这些纤维从何而来?迎着记者好奇的目光,贾庆龙又拿起桌上的那瓶“胶水”介绍, 原来这种水溶性的环保溶胶就是榕融新材料自主研发的,用来制备氧化铝纤维的原材料。



“通过我们自研的纺丝机将‘胶水’纺成丝,这些丝从10米高空落到地面后,再经过百余米长高炉的烧结,就形成了氧化铝连续纤维,然后经过收丝机卷取,最后被纺织成线,后续就能用来制作各种各样的成品了。”贾庆龙说。


15年磨砺

成就全球第三个规模化

氧化铝纤维制造商

为何氧化铝连续纤维如此耐高温?

因为 氧化铝本身就是一种熔点在2054℃、沸点为2980℃的高硬度陶瓷材料。它也是一种完全没有塑性的无机非金属材料。 那么,又如何使它以连续纤维的状态呈现呢?

这就好比要将坚硬的石子做成柔韧的石线。试想一下,就算天上的织女下凡来,也很难将小石子纺织成连续不断的石线吧?

然而,榕融新材料做到了,而且其氧化铝连续纤维目前已能做到连续生产不断裂。从没有塑性的无机非金属材料,到兼具塑性、粘性及耐火性能的氧化铝连续纤维,创造奇迹的奥秘就藏在厂房里那堵白墙后。 这正是榕融新材料高级副总裁兼首席技术官关克田及其研发团队长达15年科研攻关的智慧结晶。



尽管榕融新材料2019年才成立,但在此之前,关克田已带领团队围绕氧化铝连续纤维攻关10余年。 中国在这个领域起步较晚,几乎是从2000年之后才开始连续纤维的研发,而美国在上世纪70年代已实现了量产,日本也在90年代推出了连续纤维。由于技术封锁,关克田团队只能摸着石头过河,从原材料的选择、配置特定的凝胶即纺丝液,到独创静电辅助干法纺丝成型技术及干燥、煅烧等热处理方法,一个难关一个难关地闯过去。

不止核心技术,量产工艺设备也需要自研。在新材料生产领域,中国设备技术远远落后于国外,以氧化铝连续纤维生产需要用到的打孔技术为例,国外70年代已达到0.05毫米的精度,而国内设备现在普遍都很难达到0.08毫米的精度。 在没有成型设备可以效仿的情况下,榕融新材料的设备都是自主研发的。 由于氧化铝连续纤维生产工艺横跨高分子胶体、矿物质干法纺丝、分子链构象、高温烧结晶相化等多学科,各生产环节都是非标设备,可以想象其量产工艺设备的研发难度、稳定生产的难度有多大。

“公司刚成立的时候,人手不够,关总带着几个工人做实验,每晚12点和第二天早上6点都会出一批实验品,关总都是第一时间在现场等着实验品出来。” 榕融新材料研发部部长姜欣 感慨地回忆,每当实验结果不理想,关克田总会苦恼地抓着自己的头发,不停地喃喃自语,问自己问题到底出在哪里。

对于榕融新材料来说,踏上氧化铝连续纤维产业化的漫漫征途,这样的纠结与艰难一直不断。要实现氧化铝连续纤维的产业化,材料性能和连续性生产工艺缺一不可。据姜欣介绍,经过这几年在生产工艺上的不断调试,包括工艺参数的调整、设备的配置和改进等,榕融新材料在连续性生产工艺上完成了预期目标, 目前临港生产基地已具备氧化铝连续纤维及制品千吨级生产能力,成为继日本、美国之后,全球第三家实现该类产品量产能力的规模化氧化铝纤维制造商。

“但若是在材料性能上不达标,即便氧化铝连续纤维生产出来了,也是个废品。接下来我们在材料性能上还要继续下很大的功夫。”姜欣透露, 在榕融新材料开发的氧化铝连续纤维产品中,对标美国1970年代产品的F-72目前已定型,而对标美国氧化铝含量更高的C-85、M-99,目前已经取得突破,具备初代定型能力。


征途漫漫,

将产业的 蛋糕做大

突破核心技术,形成量产能力,成功打破我国氧化铝连续纤维产业空白的局面,对榕融新材料来说,这是过去的成绩,未来的路还很长。除了不断提升氧化铝连续纤维的材料性能,后续 如何从军用拓展到民用,以点带面逐步覆盖国内外更多应用领域,如何协同产业链上下游伙伴将产业生态做起来,也是重中之重。

在榕融新材料的厂房一隅,一排排经过榕融新材料改造后的织带机、织布机正在高速运转,在机器轰鸣声中,一卷卷氧化铝连续纤维缝纫线被织成各种可以直接应用的产品,比如氧化铝连续纤维机织带、机织布等。



“原本我们只是想提供氧化铝连续纤维这种材料,终端产品交由下游厂商去做。但现在下游产业链还不成熟,我们的一些客户想用这种纤维,却难以找到愿意或有能力为其加工的工厂,所以我们就干脆自己来做终端产品,毕竟最了解这种纤维的还是我们。”贾庆龙厂长进一步解释说,“当然,根据客户的需求不断改进并做出终端产品的样品后,客户可以直接购买这些终端产品,也可以只采购氧化铝连续纤维,而委托其他工厂进行加工。”

显然,对于想要进一步拓展市场的榕融新材料来说, 配合下游客户针对应用做研发,承接这样的深加工业务的意义更多地在于市场教育。 不可否认的是,当前在民用市场,很多人并不了解氧化铝连续纤维这种材料,很多企业有需求,却不知道怎么用才能发挥这种纤维的性能。帮助客户在初期选用到合适的、能够满足自己需求的产品,榕融新材料责无旁贷。



如何让整个产业壮大起来,是所有国产关键材料企业都会面临并必须要考虑的问题,但将产业的蛋糕做大,光靠榕融新材料一家企业是远远不够的。

今年3月,“上海榕融百色市氧化铝连续纤维制品项目”奠基仪式在广西百色市举行。百色正着力打造中国-东盟铝基先进装备制造产业基地和新能源新材料产业新兴基地。据了解,目前氧化铝连续纤维材料多用于航空航天、高温冶金领域,榕融新材料百色基地建成后,氧化铝纤维制品年产能将达到12500吨,有能力进一步挖掘民用产品领域的应用前景,包括新能源汽车、光伏、储能、消防安全等。仪式上,榕融新材料与合作企业、金融机构、高等院校等进行了签约,同时就项目上下游产业链、供应链合作需求提出了广泛邀约。

值得一提的是,今年10月29日,上海榕融氧化铝连续纤维制品工业化生产与制备产业园二期落成启用,当天, 国内首条采用超薄低导热抗冲刷制备工艺技术的氧化铝纤维纸产线投产。


文字丨沈润秋







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