近期深圳量子防务采访了刘铸博士——昆明纳太科技的创始人

2018-04-19

原文

海归女博士的创业困惑:如何把打破美国垄断、能改变世界的新材料推向市场?

原创 2018-03-28 量子防务 军民融合产业圈

| 彭绘林

编辑| 周君

一名女裁缝掏出手枪,对着挂在墙上的几件西装砰砰砰就是几枪,西装微微抖动,但毫发无损,基努·里维斯扮演的杀手点点头,露出满意的笑容。

《疾速追杀》剧照

这是电影《疾速追杀》中的一幕,影迷不禁问:这样的防弹西装真的有吗?还有《王牌特工》中科林叔那把炫酷的防弹雨伞,现实中有材料能做出来吗?

还真有。一家加拿大的服装店,和美国军方的材料供应商合作,在西服里面加入了比传统防弹材料凯夫拉还轻50%的碳纳米材料,让西服不但能防弹,还轻便好看。

近年来,碳纳米材料的研究非常活跃,包括碳纳米管、碳纳米纤维等,而一家云南的企业立志打破国外在这种高新战略材料上的垄断,实现中国造碳纳米纸的量产。

碳纳米纸:战略新材料

昆明纳太科技有限公司创始人刘铸介绍,碳纳米纸是直径只有头发丝万分之一的碳纳米管经过特殊工艺做成的,在航天科技、锂离子电池、燃料电池、吸波材料、导热材料、力学增强材料、阻燃材料、过滤材料、生物材料等方面都有巨大的应用潜力。

1998年,诺贝尔化学奖获得者理查德·斯莫利首次合成了碳纳米纸——巴基纸。此后,比表面积远大于碳纤维纸,有着良好的导电导热性、透气透液性和化学稳定性的碳纳米纸,逐渐走入了人们的视野。

2008年,美国佛罗里达州立大学开发出一种看上去像复写纸的碳纳米纸,比重仅为钢的1/10,但强度达到了钢的500倍。

要想飞机飞得更高,导弹打得更远,有一种可能就是减轻重量的同时不降低强度。因为质量轻、强度高,以及其他优良特性,成形的碳纳米纸一问世,美国等发达国家就将其应用于军事、航天等领域,在国外的商业化发展初具规模。


 

▲Juno号探测器

刘铸举例说,在NASA发射的木星探测器Juno号的外层,碳纳米纸代替金属材料附在复合材料的表面,可防静电,而纳米力学水净化装置和融合碳纳米材料的月球除尘设备是另两个NASA采用的相关项目。

除了NASA,五角大楼也钟情于这种新材料。碳纳米纤维复合纸的雷击保护、军用飞机的轻型防弹装甲、结合纳米管的轻型电器外壳、增强型碳纳米管高韧性陶瓷等项目被用于美国空军和陆军,合同金额接近千万美元。

纳太科技:能低成本连续生产碳纳米纸

 

纳太科技技术总监肖辉展示了一个的实验:一张黑色的碳纳米纸被夹在特殊装置上,用红外测温仪监测它的温度,用28伏的电压加热,34秒纸的温度上升到300多度,断电后,5秒内可降到能触摸的温度,如果是普通的金属加热体,这种升温幅度需要半小时。

利用碳纳米纸神奇的导热性能,纳太科技研发出碳纳米加热膜,这是以核心基础材料碳纳米管纸为主要发热体制成的自支撑柔性电阻膜,使用安全、升温降温迅速,加热方式为红外辐射,因发热体是二维结构的碳纳米纸,可形成面加热源,发热更均匀。

和传统加热材料金属丝、纳米金属颗粒涂覆、陶瓷、碳纤维、石墨烯涂覆、碳纳米管薄膜等相比,碳纳米加热膜在防电磁辐射、热转换效率、舒适感、发热均匀性、阻燃方面有压倒性的优势。

纳太科技计划将其用在可穿戴发热服装、供暖、电子烟和工业面加热控制上。刘铸表示,结合原理,这种材料也能应用到小家电上,如电饭煲等。

目前,纳太科技是中国唯一一家具备低成本连续生产碳纳米纸的企业,主营碳纳米纸及碳纳米复合材料,并进行碳纳米纸市场终端产品应用方案的设计。

除了加热膜,纳太科技还利用碳纳米材料的抗菌、微细、导电等特性,结合其他人工纤维复合成型,开发出应用于净化领域的碳纳米纸产品,可进行高效空气净化和水净化。

其新一代碳纳米高效抗菌空气滤膜经过国家空调设备质量监督检验中心检测,0.3微米颗粒过滤效率达到99.9997%,阻力212.2Pa;经过广东微生物研究所检测金黄色葡萄球菌、大肠杆菌的抗菌率达99.9%,抗霉菌等级为最高的0级。目前产品已经通过中试,并通过ISO9001生产,极具市场竞争力。

刘铸解释:

碳纳米纸能抗菌,是因为碳纳米管的尺寸直径只有几纳米左右,会物理刺穿或者缠绕细菌达到杀菌效果;同时,碳纳米管的导电性能引起细菌细胞氧化应激反应,导致细胞死亡。

而其开发的应用于新能源领域的碳纳米纸产品,不同的型号可分别用在锂离子电池阴极、电化学超级电容器、燃料电池气体扩散层和金属空气电池气体扩散层等。

海归博士创业:从实验室到市场

建房子要用砖头,而砖头是沙子做的,碳纳米材料就像沙子,纳太科技先把它生产出来,再和其他材料结合,做成砖头碳纳米纸,以实现二次应用。刘铸形象地描绘这种新材料,碳纳米纸是碳纳米管和造纸技术的结合,和其他碳纳米材料相比,的特性更加突出。

碳纳米纸的产业化在国内相关领域仍是空白,这让纳太科技看到巨大的前景,但新材料市场应用之难也让刘铸始料未及。

刘铸 博士


学过基础学科也学过工程,懂理论也做过器件,但刘铸总觉得缺了点什么,她想搞明白一种新材料如何从实验室走向市场。

肖辉是刘铸在云南大学带的硕士研究生,面临毕业的时候,刘铸给了他一个课题,并许诺研究成功刘老师就和你一起创业。基于肖辉在研究上的突破,以及自己在美国的工作经验,20134月,刘铸从美国回国工作的第四年,她发起创立了昆明纳太科技有限公司。

公司成立五年来,已自主研发成功一套碳纳米纸流水线生产技术和工艺,打破了美国在该领域的技术垄断,申请58项专利,已授权12项发明专利,18项实用新型专利。

尽管如此,刘铸却认为技术只是创业的资源之一,资金、市场和管理也是创业能否成功重要原因。这五年来,她最大的困惑是市场对这种新新材料认知度低,并且没有标准可循,导致纳太在推广碳纳米纸时遇到不少阻碍。

碳纳米纸是什么?这是客户最常问的。还有更哭笑不得的事情,为了测试碳纳米纸的阻燃性,有客户竟然点火烧它!刘铸很无奈,测试材料的某种性能需要在特定条件下实验,而不是如此直接,这也说明市场确实不了解碳纳米纸。

涉足新事物需要勇气和坚持,刘铸认定他们在做的事很有意义,碳纳米纸是可以改变世界的材料,因此,我们对未来不畏惧并且充满希望。

 

 


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