巨先科技：挖掘“纳米”中的巨型价值

文/俞灵琦

眼下，巨大的油水分离滤清器市场需求更高性能的油水分离材料。

目前，燃油中的水分处理主要采用膜分离方法，市面上的高端油水分离材料主要为美国H&V 公司、芬兰奥斯龙公司及美国康明斯公司生产的无纺布及纤维素纸复合分离膜。这些材料具有良好的抗污性能，但其较粗的纤维直径、较低的孔隙率导致其无法高效破乳，最终存在分离效率低、通量低、驱动压力大等不足，并且对乳化水无法实现破乳，从而无法有效去除乳化水。

为了打破国外公司在此领域的垄断，促进产业技术升级以及经济和社会价值，上海巨先新材料科技有限公司（下文简称“巨先科技”）自主研发了军事装备及民用汽车发动机用高效油水分离材料，通过协同优化油水聚结界面和导油孔道，并结合层间梯度纺丝与原位聚合技术构筑了交联梯度孔道结构，引入了超亲油聚合物对其进行表界面润湿性调控，开发了具有超疏水超亲油特性的纳米纤维油水分离膜，对提升现有发动机运行稳定性及安全性具有很大价值，在坦克、航天器及民用发动机领域有着广阔的应用前景。

“高性能+ 低成本”，打破“纳米”的垄断

“2009 年我进入东华大学攻读博士学位，专注于功能性纳米纤维材料的研发、应用及产业化。”巨先科技技术总监华婷向记者介绍道。或许是缘于所攻读的专业，华婷一直对新材料的研发拥有浓厚的兴趣。

据了解，纳米纤维是指直径为纳米尺度而长度较大的、具有一定长径比的线状材料。此外，将纳米颗粒填充到普通纤维中对其进行改性的纤维也称为纳米纤维。狭义上讲，纳米纤维的直径介于1nm 到100nm 之间，但广义上讲，直径低于1000nm 的纤维均称为纳米纤维。

纳米纤维的用途很广，如将纳米纤维植入织物表面，可形成一层稳定的气体薄膜，制成双疏性界面织物，既可防水，又可防油、防污；用纳米纤维制成的高级防护服，其织物多孔且有膜，不仅能使空气透过，具可呼吸性，还能挡风和过滤微细粒子，对气溶胶有阻挡性，可防生化武器及有毒物质。此外，纳米纤维还可用于化工、医药等产品的提纯、过滤等。

在此期间，华婷开发了诸如纳米纤维基传感材料、纳米纤维基防水透湿膜材料及纳米纤维基油水分离材料等，同时与其他企业有过专利转化的合作经历。她发现产学研的成功实现不仅仅是把基础技术开发出来，还需要投入更多的精力在规模化稳定生产方面，但由于合作企业对新材料不了解，导致产学研往往以失败告终。

“开发的每一种材料都具有极大的价值，比如打破国外在此领域的垄断，促进产业技术升级以及经济和社会价值，所以我决定自己组建团队来实现新材料方面的创新与产业化实施。”华婷说。

眼下，发动机作为坦克、飞机、火箭、小型汽车、重型卡车等装备的核心动力系统，其工作稳定性、安全性极其重要。但燃油中的含水量是发动机可靠工作的劲敌，水的进入会引起许多不良影响，比如发动机精密零件的强烈磨损、气缸锈蚀、滤清器堵塞，甚至更严重的后果。2017 年我国车用燃油滤清器市场需求总量增加至11.6 亿套，未来几年仍将保持年均10%左右的增长速度，有望在2020 年市场规模突破850 亿元。巨大的油水分离滤清器市场需求更高性能的油水分离材料。

面对广阔的市场，华婷表示，巨先科技拥有三大优势：一是性能优势。纳米纤维油水分离膜相比市售无纺布及纤维素纸复合分离膜具有更细的纤维直径（80—280nm）、更高的孔隙率（85%—90%），从而使其在保证高分离精度（99%）的条件下，以较低的驱动压力即可实现高分离通量（900L m-2 h-1），是市售油水分离膜的近1.5 倍，具有极大的竞争优势；二是产品迭代优势。团队长期致力于油水分离材料的开发与产业化研究，具有丰富的专业知识及深刻的市场把握能力。项目团队已累积承担了20 余项国家级、省级科研项目，积累了雄厚的基础，为产品开发及不断创新创造了良好的支撑条件；三是成本优势。本项目产品的开发始终坚持“高性能与低成本”相结合的理念，在原料成本、生产成本、人工成本及运输成本上精益求精，使得油水分离材料在成本上均具有极大优势。市售高端油水分离材料均价为150 元/千克，生产成本为90 元/ 千克，而本项目制备的油水分离材料成本仅为30 元/ 千克，为其三分之一，具有很大的竞争优势。

谁来为新材料注入“新动能”

据华婷回忆，该新材料的研发始于2010 年，实验室基础研究经历了4 年，累计研发经费投入950 万元，产业化中试历时2 年，累计投入600 万元。

在创新创业的过程中，华婷遭遇到不少困难，其中让她印象深刻的是新材料性价比的问题。“我们国内企业更加注重材料的低价，对性能的关注度不够。诸如高端新材料的应用需要不断突破应用性能的无缺陷，还要低价，我想这是很多做新材料的企业在市场推进过程中面临的现实问题。”华婷谈道。

面向“十四五”，新材料是上海重点扶持的产业之一。眼下上海正在打造国际一流的材料设计、材料数据与智能制造研究基础平台，旨在材料计算模拟与设计、材料数据库和表征体系方面形成核心优势，实现新材料设计理论和方法、关键材料研究和应用开发的重大突破，带动新材料产业技术进步。当巨先科技迎难而上时，政府政策给予了很大的支持。

“现在政府对于新材料产业的培育力度是很大的，有各项科技项目的支持，经费的支持，首批次应用的资金补助等，对于促进新材料企业的发展以及新材料的市场应用都有着很大的帮助。”华婷说。

在未来发展道路上，巨先科技将勇往直前。一方面，巨先科技将不断升级现有材料性能，进一步降低生产成本；另一方面，在市场上，巨先科技将瞄准中石化、中石油、中海油等目标客户，创造更大的材料应用场景。