文/俞靈琦

眼下，巨大的油水分離濾清器市場(chǎng)需求更高性能的油水分離材料。

目前，燃油中的水分處理主要采用膜分離方法，市面上的高端油水分離材料主要為美國(guó)H&V 公司、芬蘭奧斯龍公司及美國(guó)康明斯公司生產(chǎn)的無紡布及纖維素紙復(fù)合分離膜。這些材料具有良好的抗污性能，但其較粗的纖維直徑、較低的孔隙率導(dǎo)致其無法高效破乳，最終存在分離效率低、通量低、驅(qū)動(dòng)壓力大等不足，并且對(duì)乳化水無法實(shí)現(xiàn)破乳，從而無法有效去除乳化水。

為了打破國(guó)外公司在此領(lǐng)域的壟斷，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)以及經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值，上海巨先新材料科技有限公司（下文簡(jiǎn)稱“巨先科技”）自主研發(fā)了軍事裝備及民用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)用高效油水分離材料，通過協(xié)同優(yōu)化油水聚結(jié)界面和導(dǎo)油孔道，并結(jié)合層間梯度紡絲與原位聚合技術(shù)構(gòu)筑了交聯(lián)梯度孔道結(jié)構(gòu)，引入了超親油聚合物對(duì)其進(jìn)行表界面潤(rùn)濕性調(diào)控，開發(fā)了具有超疏水超親油特性的納米纖維油水分離膜，對(duì)提升現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性及安全性具有很大價(jià)值，在坦克、航天器及民用發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。

“高性能+ 低成本”，打破“納米”的壟斷

“2009 年我進(jìn)入東華大學(xué)攻讀博士學(xué)位，專注于功能性納米纖維材料的研發(fā)、應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化?！本尴瓤萍技夹g(shù)總監(jiān)華婷向記者介紹道?；蛟S是緣于所攻讀的專業(yè)，華婷一直對(duì)新材料的研發(fā)擁有濃厚的興趣。

據(jù)了解，納米纖維是指直徑為納米尺度而長(zhǎng)度較大的、具有一定長(zhǎng)徑比的線狀材料。此外，將納米顆粒填充到普通纖維中對(duì)其進(jìn)行改性的纖維也稱為納米纖維。狹義上講，納米纖維的直徑介于1nm 到100nm 之間，但廣義上講，直徑低于1000nm 的纖維均稱為納米纖維。

納米纖維的用途很廣，如將納米纖維植入織物表面，可形成一層穩(wěn)定的氣體薄膜，制成雙疏性界面織物，既可防水，又可防油、防污；用納米纖維制成的高級(jí)防護(hù)服，其織物多孔且有膜，不僅能使空氣透過，具可呼吸性，還能擋風(fēng)和過濾微細(xì)粒子，對(duì)氣溶膠有阻擋性，可防生化武器及有毒物質(zhì)。此外，納米纖維還可用于化工、醫(yī)藥等產(chǎn)品的提純、過濾等。

在此期間，華婷開發(fā)了諸如納米纖維基傳感材料、納米纖維基防水透濕膜材料及納米纖維基油水分離材料等，同時(shí)與其他企業(yè)有過專利轉(zhuǎn)化的合作經(jīng)歷。她發(fā)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研的成功實(shí)現(xiàn)不僅僅是把基礎(chǔ)技術(shù)開發(fā)出來，還需要投入更多的精力在規(guī)?；€(wěn)定生產(chǎn)方面，但由于合作企業(yè)對(duì)新材料不了解，導(dǎo)致產(chǎn)學(xué)研往往以失敗告終。

“開發(fā)的每一種材料都具有極大的價(jià)值，比如打破國(guó)外在此領(lǐng)域的壟斷，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)以及經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值，所以我決定自己組建團(tuán)隊(duì)來實(shí)現(xiàn)新材料方面的創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化實(shí)施?！比A婷說。

眼下，發(fā)動(dòng)機(jī)作為坦克、飛機(jī)、火箭、小型汽車、重型卡車等裝備的核心動(dòng)力系統(tǒng)，其工作穩(wěn)定性、安全性極其重要。但燃油中的含水量是發(fā)動(dòng)機(jī)可靠工作的勁敵，水的進(jìn)入會(huì)引起許多不良影響，比如發(fā)動(dòng)機(jī)精密零件的強(qiáng)烈磨損、氣缸銹蝕、濾清器堵塞，甚至更嚴(yán)重的后果。2017 年我國(guó)車用燃油濾清器市場(chǎng)需求總量增加至11.6 億套，未來幾年仍將保持年均10%左右的增長(zhǎng)速度，有望在2020 年市場(chǎng)規(guī)模突破850 億元。巨大的油水分離濾清器市場(chǎng)需求更高性能的油水分離材料。

面對(duì)廣闊的市場(chǎng)，華婷表示，巨先科技擁有三大優(yōu)勢(shì)：一是性能優(yōu)勢(shì)。納米纖維油水分離膜相比市售無紡布及纖維素紙復(fù)合分離膜具有更細(xì)的纖維直徑（80—280nm）、更高的孔隙率（85%—90%），從而使其在保證高分離精度（99%）的條件下，以較低的驅(qū)動(dòng)壓力即可實(shí)現(xiàn)高分離通量（900L m-2 h-1），是市售油水分離膜的近1.5 倍，具有極大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)；二是產(chǎn)品迭代優(yōu)勢(shì)。團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于油水分離材料的開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化研究，具有豐富的專業(yè)知識(shí)及深刻的市場(chǎng)把握能力。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)已累積承擔(dān)了20 余項(xiàng)國(guó)家級(jí)、省級(jí)科研項(xiàng)目，積累了雄厚的基礎(chǔ)，為產(chǎn)品開發(fā)及不斷創(chuàng)新創(chuàng)造了良好的支撐條件；三是成本優(yōu)勢(shì)。本項(xiàng)目產(chǎn)品的開發(fā)始終堅(jiān)持“高性能與低成本”相結(jié)合的理念，在原料成本、生產(chǎn)成本、人工成本及運(yùn)輸成本上精益求精，使得油水分離材料在成本上均具有極大優(yōu)勢(shì)。市售高端油水分離材料均價(jià)為150 元/千克，生產(chǎn)成本為90 元/ 千克，而本項(xiàng)目制備的油水分離材料成本僅為30 元/ 千克，為其三分之一，具有很大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

誰來為新材料注入“新動(dòng)能”

據(jù)華婷回憶，該新材料的研發(fā)始于2010 年，實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)研究經(jīng)歷了4 年，累計(jì)研發(fā)經(jīng)費(fèi)投入950 萬元，產(chǎn)業(yè)化中試歷時(shí)2 年，累計(jì)投入600 萬元。

在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的過程中，華婷遭遇到不少困難，其中讓她印象深刻的是新材料性價(jià)比的問題?！拔覀儑?guó)內(nèi)企業(yè)更加注重材料的低價(jià)，對(duì)性能的關(guān)注度不夠。諸如高端新材料的應(yīng)用需要不斷突破應(yīng)用性能的無缺陷，還要低價(jià)，我想這是很多做新材料的企業(yè)在市場(chǎng)推進(jìn)過程中面臨的現(xiàn)實(shí)問題?！比A婷談道。

面向“十四五”，新材料是上海重點(diǎn)扶持的產(chǎn)業(yè)之一。眼下上海正在打造國(guó)際一流的材料設(shè)計(jì)、材料數(shù)據(jù)與智能制造研究基礎(chǔ)平臺(tái)，旨在材料計(jì)算模擬與設(shè)計(jì)、材料數(shù)據(jù)庫(kù)和表征體系方面形成核心優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)新材料設(shè)計(jì)理論和方法、關(guān)鍵材料研究和應(yīng)用開發(fā)的重大突破，帶動(dòng)新材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步。當(dāng)巨先科技迎難而上時(shí)，政府政策給予了很大的支持。

“現(xiàn)在政府對(duì)于新材料產(chǎn)業(yè)的培育力度是很大的，有各項(xiàng)科技項(xiàng)目的支持，經(jīng)費(fèi)的支持，首批次應(yīng)用的資金補(bǔ)助等，對(duì)于促進(jìn)新材料企業(yè)的發(fā)展以及新材料的市場(chǎng)應(yīng)用都有著很大的幫助。”華婷說。

在未來發(fā)展道路上，巨先科技將勇往直前。一方面，巨先科技將不斷升級(jí)現(xiàn)有材料性能，進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本；另一方面，在市場(chǎng)上，巨先科技將瞄準(zhǔn)中石化、中石油、中海油等目標(biāo)客戶，創(chuàng)造更大的材料應(yīng)用場(chǎng)景。