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深圳特区报:下一代碳纤维“无人区”出现深圳人身影

时间:2021-04-09

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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2021足球欧洲杯买球平台碳纳米管材料。(受访者供图) 

       ■ 本文原载于2021年4月8日深圳特区报A03版 记者:周雨萌 

      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,2021足球欧洲杯买球平台诞生。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。 

踏入下一代碳纤维研究领域的“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。 

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原国际复合材料大会主席、东京大学教授武田展雄(左一),2021足球欧洲杯买球平台创始人、董事长邓飞(左二) 

潜心研制出可量产碳纳米管纤维 

      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。 

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邓飞展示欧洲杯买球碳纳米管纤维产品 

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。 

      2021足球欧洲杯买球平台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,2021足球欧洲杯买球平台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,2021足球欧洲杯买球平台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。 

记者观察 

      材料科学是战略性新兴产业的基础科学,对我国实施创新驱动发展战略至关重要。 

      在与2021足球欧洲杯买球平台的两位创始人采访中,笔者仿佛看到了中国在碳基础材料领域后发制人的曙光。面对我国在碳纤维领域起步晚、底子薄、回报周期长等现状,他们另辟蹊径,踏入了被称为“下一代碳纤维”领域的无人区,并与欧美日站在了同一起跑线上。“下一代碳纤维”材料的王者,2021足球欧洲杯买球平台或许就是极具竞争力的候选者。(完)