十幾年前，《科學(xué)美國人》雜志曾提出一個誘人的想法：若在地球與月亮之間搭建一座太空電梯，跨越這遙遠(yuǎn)的38萬公里而不被自身重量拉斷，只有一種材料可以實現(xiàn)，那就是碳納米管。
這個設(shè)想瞬間讓碳納米管吸引了全球的關(guān)注，甚至影響了一代理工科生的選擇。深圳烯灣科技有限公司（以下簡稱“烯灣科技”）創(chuàng)始人鄧飛博士就是其中之一。
看《阿波羅13號》的中學(xué)生
在烯灣科技南山辦公室里，有一副充滿科幻感的圖畫占了整整一面墻，分外顯眼。置身其中，有種隨時要穿越時空隧道、手可摘星辰的感覺。
△ 烯灣科技關(guān)注建設(shè)太空電梯的想象圖
當(dāng)然，這個想象圖目前只是烯灣科技對自家碳納米管纖維終極應(yīng)用的一個想象。但也蘊含了鄧飛博士創(chuàng)業(yè)的初衷。
1995年6月30日，《阿波羅13號》大電影在美國首映，動人心弦的影片成功還原了25年前阿波羅13號登月失敗這一航空史上的災(zāi)難。其后，這部斬獲幾十座大獎的影片在全球火爆開來。
正在上中學(xué)的鄧飛也在偶然間觀看了這部電影。但驚心動魄的登月、九死一生的返程、鬼斧神工的剪輯都沒能吸引他的關(guān)注。聯(lián)想到我國航空航天事業(yè)正在高速發(fā)展，看完電影后的鄧飛，一心只想著將來一定要研究航空材料。
碩士期間，鄧飛了解到碳纖維復(fù)合材料是航空航天產(chǎn)業(yè)最重要的材料之一，便努力進(jìn)入該領(lǐng)域的權(quán)威學(xué)術(shù)圈，進(jìn)入東京大學(xué)武田展雄研究室攻讀博士學(xué)位。不過，由于國際上對中國碳纖維科研的封鎖，鄧飛不得不放棄碳纖維材料科研之路。
在導(dǎo)師指引下，鄧飛將研究方向改為下一代碳纖維——碳納米管纖維復(fù)合材料，由此成為全球最早進(jìn)入這一領(lǐng)域的科學(xué)家之一。
如果說夢想是一幅感性的抽象派油畫，那科研可就是一沓沓寫滿公式的草稿紙。
博士畢業(yè)后，鄧飛前往美國特拉華大學(xué)復(fù)合材料中心，繼續(xù)從事先進(jìn)納米復(fù)合材料的研究工作。
2013年的一天晚上，課程工作結(jié)束后的鄧飛像往常一樣來到自己的實驗室，看到容器中新長出的碳納米管纖維便隨手拿去做數(shù)據(jù)測量。
“檢測之后，一看性能就覺得不對，我是不是哪里測錯了，是不是算錯了，好像怎么檢測都是我們想要的理論性能數(shù)值?！迸c幼時的雄心萬丈相比，從事多年科研工作的鄧飛更顯謹(jǐn)小慎微。
他不知道自己當(dāng)晚已經(jīng)制備出了第一根高性能碳納米管纖維，也完全不敢相信，并一度認(rèn)為是哪個環(huán)節(jié)產(chǎn)生了失誤。直到此后很長一段時間，經(jīng)過反復(fù)檢查設(shè)備及數(shù)據(jù)計算檢驗后，鄧飛才終于確認(rèn)自己確實已經(jīng)成功了。
此后3年，鄧飛帶領(lǐng)團(tuán)隊在特拉華實驗室繼續(xù)埋頭攻克碳納米管纖維量產(chǎn)難題，并著手勾勒烯灣科技發(fā)展藍(lán)圖。
碳纖維替代材料產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用第一人
2016年8月，鄧飛率團(tuán)隊回國，在深圳注冊成立烯灣科技，并實現(xiàn)中國深圳、日本東京及美國特拉華同步運營。
“在美國做基礎(chǔ)研究，在日本設(shè)計改造生產(chǎn)線設(shè)備，在深圳做產(chǎn)業(yè)化，這個組合在很大程度上避免了我們被‘卡脖子’的可能，也正好順應(yīng)了國內(nèi)風(fēng)投大力支持彎道超車項目的時代潮流。”鄧飛表示，碳納米管纖維作為碳纖維的替代材料，科技發(fā)達(dá)國家都在高度關(guān)注，三國同步運營是團(tuán)隊深度思考后的決定。
2016年11月25日，烯灣科技“全球首個碳納米管纖維量產(chǎn)項目”啟動。第二年7月，烯灣利用完全自主知識產(chǎn)權(quán)設(shè)備制出第一根可量產(chǎn)的碳納米管纖維原絲。這標(biāo)志著烯灣的碳納米管材料已經(jīng)具備產(chǎn)業(yè)化的前提和條件。
△ 烯灣科技深圳龍崗正門
據(jù)烯灣科技員工介紹，公司的命名頗有一番趣味，其英文名C ONE，“C”既有“碳”之意，也意指China，更難得的是發(fā)音與中文名相同，如此便可以讓美日的分公司與深圳總部發(fā)音同步。而中文名烯灣則是烯烴與深圳灣的結(jié)合。
對于能否擔(dān)得起C ONE之稱的質(zhì)疑，鄧飛表示對自己的團(tuán)隊信心十足。鄧飛表示，在目前全球不足20個可以制備出連續(xù)碳納米管纖維的團(tuán)隊中，烯灣科技團(tuán)隊的纖維力學(xué)性能最佳。
此外，隨著第二代（百噸級）量產(chǎn)設(shè)備在今年年初落地，烯灣科技的產(chǎn)能也已實現(xiàn)快速增長。
“我們今年的產(chǎn)量計劃是3-5噸，2020年會做到20-100噸，現(xiàn)在正在擴建新產(chǎn)線”。鄧飛表示，烯灣科技的碳納米管材料已和國內(nèi)外多家企業(yè)合作，正在進(jìn)行產(chǎn)品性能檢測認(rèn)證，市場應(yīng)用在接下來兩年將日趨成熟。
在纖維復(fù)合材料領(lǐng)域彎道超車
8月底，MIT的一則消息在科技界刮起一陣旋風(fēng)。
“MIT成功構(gòu)建了完全使用碳納米管的CPU”這個消息，讓“碳納米管取代硅”、“摩爾定律即將失效的芯片將通過納米材料實現(xiàn)革命”等呼聲浪潮不斷。更有人認(rèn)為，“中國芯”或許可以借此彎道超車。
但遺憾的是，碳納米管產(chǎn)業(yè)界的人可不這么認(rèn)為。
眾所周知，碳納米管可制備成粉體、薄膜、纖維三種形態(tài)的產(chǎn)品。其中，導(dǎo)電散熱性能優(yōu)異的粉體多用于導(dǎo)電漿料；散熱性能優(yōu)異的薄膜多用于3C產(chǎn)品的封裝材料；力學(xué)性能突出的纖維復(fù)合材料則奔著碳纖維替代材料的方向去發(fā)展。
“碳納米管目前做芯片封裝材料挺多，但距離取代硅芯片還是有很大的距離?！编囷w表示，烯灣科技目前在同步運營三個形態(tài)的產(chǎn)品，但他對碳納米管纖維的發(fā)展前景更看好。
碳纖維素有“黑色黃金”之稱，力學(xué)性能優(yōu)異，也是輕量化的代表材料，因而自面世以來就成為備受青睞的航空航天材料。而碳納米管纖維較之碳纖維，則有過之而無不及。
△ 烯灣科技的碳納米管纖維
“碳纖維復(fù)合材料最致命的弱點就是太脆，橫向不受力，而碳納米管纖維韌性好、耐沖擊，且在輕量化方面更有優(yōu)勢?！编囷w表示，烯灣科技目前生產(chǎn)的碳納米管纖維力學(xué)強度已達(dá)到T800級碳纖維的要求，且在生產(chǎn)成本、設(shè)備工藝、原材料等各方面，碳納米管都更占優(yōu)勢。
據(jù)了解，目前國內(nèi)主流的聚丙烯腈碳纖維，其原材料需從石油中提煉，經(jīng)過噴絲、牽伸、水洗等幾十道工序后，再進(jìn)入高溫氧化爐、碳化爐煉制，生產(chǎn)成本高昂。而碳納米管只需一個設(shè)備爐，在1000℃以下就可以從碳源氣體中提煉出來。
高性能碳纖維應(yīng)用前景廣，但生產(chǎn)成本高、制備困難是個行業(yè)難題，烯灣科技正是看到這點，正著重發(fā)力碳納米管纖維，希望在復(fù)合材料領(lǐng)域彎道超車，真正實現(xiàn)自己的“飛天夢”。
文章來源于新材料在線
