第三屆國(guó)際復(fù)合材料展上，工作人員向中國(guó)工程院院士杜善義（左）介紹烯灣科技碳納米管材料。（受訪者供圖）
■ 本文原載于2021年4月8日深圳特區(qū)報(bào)A03版 記者：周雨萌
2015年夏天，在美國(guó)特拉華大學(xué)做研究員的鄧飛打通了遠(yuǎn)在深圳的高中同學(xué)、深圳領(lǐng)耀東方科技股份有限公司CEO章勝華的電話?！暗谝桓闪慨a(chǎn)的碳納米管纖維做出來了，我要回國(guó)?！边@一天距離鄧飛第一次在實(shí)驗(yàn)室研究碳納米管纖維剛好滿三年。
四個(gè)月后，鄧飛辭去了特拉華大學(xué)的職務(wù)，回到深圳與同樣辭職的章勝華攜手籌辦企業(yè)。2016年6月，烯灣科技誕生。由此，深圳有了全球第一家量產(chǎn)和銷售“下一代碳纖維”材料的企業(yè)。
踏入下一代碳纖維研究領(lǐng)域的“無人區(qū)”
碳纖維具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、彈性模量高的特點(diǎn)，被廣泛用于制造航空器機(jī)體及軍事等領(lǐng)域，被譽(yù)為21世紀(jì)的“黑色黃金”。在這一領(lǐng)域，日本深耕了100多年，中國(guó)只做了30年。
“我國(guó)在碳纖維領(lǐng)域一直難有大的突破，不勻率高、毛絲多，力學(xué)性能也上不去，無法制備航空航天結(jié)構(gòu)材料?！币压手袊?guó)材料科學(xué)之父師昌緒曾這樣說。
“碳纖維有點(diǎn)像玻璃，慢慢拉可以抗壓；但如果撞擊，容易碎?！编囷w說，全球同行一直在尋求解決方案。
鄧飛研究的碳納米管纖維復(fù)合材料，既具備碳纖維的高強(qiáng)度等特性，又解決了“脆”的問題，被產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界公認(rèn)為“下一代的碳纖維”。
2003年，在日本東京大學(xué)讀研的鄧飛夢(mèng)想著在碳材料領(lǐng)域?qū)W有所成、報(bào)效祖國(guó)?！暗毡静辉试S中國(guó)籍學(xué)生從事碳纖維專業(yè)學(xué)習(xí)，在導(dǎo)師的指引下，便進(jìn)入了碳纖維的下一代研究領(lǐng)域——碳納米管材料專業(yè)。這是碳纖維研究領(lǐng)域的‘無人區(qū)’，連導(dǎo)師也沒涉足過?！熬瓦@樣，鄧飛成了當(dāng)年東京大學(xué)唯一從事碳納米管材料專業(yè)研究的學(xué)生。
原國(guó)際復(fù)合材料大會(huì)主席、東京大學(xué)教授武田展雄（左一），烯灣科技創(chuàng)始人、董事長(zhǎng)鄧飛（左二）
潛心研制出可量產(chǎn)碳納米管纖維
鄧飛面對(duì)的是一個(gè)全新空白的研究領(lǐng)域。“沒有老師幫忙，沒有文獻(xiàn)參考?！编囷w告訴記者，博士期間，他深入碳納米管材料的研究，把自己關(guān)在實(shí)驗(yàn)室三個(gè)月，沒日沒夜地查閱資料，終于找到了攻關(guān)的突破口。
“他們不讓我做碳纖維材料，那我去研究一個(gè)性能高于碳纖維的材料，再把它量產(chǎn)出來?！班囷w自研了一臺(tái)原位觀察納米管材料的檢測(cè)平臺(tái)裝置，能在顯微鏡下觀測(cè)到動(dòng)態(tài)中的納米結(jié)構(gòu)。通過這套裝備和反復(fù)實(shí)驗(yàn)，他發(fā)現(xiàn)，原來碳納米管材料的斷裂與碳納米管之間的力傳遞效力有關(guān)。
源頭找到了，馬上就開干。從2012年開始，鄧飛在特拉華大學(xué)任職期間，白天做研究員，晚上回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行碳納米管材料研究?！懊刻於己芾щy，每天都在解決困難，每天都覺得這個(gè)實(shí)驗(yàn)可能永遠(yuǎn)不會(huì)成功?！编囷w感慨道。成果誕生前的三個(gè)月，鄧飛感到研究進(jìn)入某種良性模式。“就像盲人在摸索出口，慢慢摸到了門把手。”三年的堅(jiān)持不懈，他終于研發(fā)出可量產(chǎn)的高性能碳納米管纖維。鄧飛也成為了該領(lǐng)域頂級(jí)專家。
根據(jù)已通過期刊公布的性能檢測(cè)數(shù)據(jù)，與目前美國(guó)、日本、澳大利亞和韓國(guó)研究團(tuán)隊(duì)做的碳納米管纖維相比，在兩個(gè)最關(guān)鍵的指標(biāo)強(qiáng)度和楊氏模量上，鄧飛研發(fā)的指標(biāo)數(shù)據(jù)都遙遙領(lǐng)先，性能達(dá)到甚至優(yōu)于目前最先進(jìn)的T800H、S碳纖維，斷裂應(yīng)變性能是其5倍。
鄧飛展示烯灣碳納米管纖維產(chǎn)品
全球率先實(shí)現(xiàn)碳納米管纖維產(chǎn)業(yè)化
“成功后我第一件事就是給章勝華打電話，我要把技術(shù)在中國(guó)產(chǎn)業(yè)化落地?！编囷w說，碳納米管纖維適用于一些對(duì)材料性能要求更高的高新技術(shù)領(lǐng)域，如航空航天、汽車、新能源電池正負(fù)極材料、船舶制造、風(fēng)能發(fā)電等，其制備成本甚至不到碳纖維材料的10%。
“凡是碳纖維在力學(xué)性能上能夠應(yīng)用的場(chǎng)景，碳納米管纖維都能實(shí)現(xiàn)，同時(shí)彌補(bǔ)其斷裂應(yīng)變性能的不足?！编囷w說，為了早日實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)目標(biāo)，2017年，鄧飛組建了一支囊括美國(guó)、日本、中國(guó)三地科學(xué)家的技術(shù)團(tuán)隊(duì)。
烯灣科技的量產(chǎn)設(shè)備也是自主研發(fā)設(shè)計(jì)的。2017年，鄧飛帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)找遍全日本的廠商才把完整的設(shè)備做出來；2018年上半年，終于在深圳實(shí)現(xiàn)碳納米管纖維原絲量產(chǎn)，逐漸建立了七條設(shè)備生產(chǎn)線?！澳壳?，深圳已可實(shí)現(xiàn)5噸的年產(chǎn)量?！编囷w說。
由此，烯灣科技成為全球第一個(gè)實(shí)現(xiàn)碳納米管力學(xué)性能產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的團(tuán)隊(duì)，在目前全球不足20個(gè)團(tuán)隊(duì)中，烯灣科技的纖維力學(xué)性能最佳且可產(chǎn)業(yè)化。鄧飛說，20年后人類將進(jìn)入到碳材料時(shí)代。作為基礎(chǔ)材料，碳材料的市場(chǎng)空間巨大，有著不可估量的市場(chǎng)規(guī)模。
“希望有一天，我們的碳納米管纖維能成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。也許那時(shí)，行業(yè)內(nèi)人士會(huì)驕傲地說，我要到深圳做碳納米管纖維去了。”談及未來，鄧飛信心滿滿。
記者觀察
材料科學(xué)是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)科學(xué)，對(duì)我國(guó)實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略至關(guān)重要。
在與烯灣科技的兩位創(chuàng)始人采訪中，筆者仿佛看到了中國(guó)在碳基礎(chǔ)材料領(lǐng)域后發(fā)制人的曙光。面對(duì)我國(guó)在碳纖維領(lǐng)域起步晚、底子薄、回報(bào)周期長(zhǎng)等現(xiàn)狀，他們另辟蹊徑，踏入了被稱為“下一代碳纖維”領(lǐng)域的無人區(qū)，并與歐美日站在了同一起跑線上?！跋乱淮祭w維”材料的王者，烯灣科技或許就是極具競(jìng)爭(zhēng)力的候選者。（完）
