在深圳市乾行达科技有限公司(以下简称“乾行达”)总部展示大厅,创始人、董事长罗昌杰指着一款蜂窝状材料告诉《瞭望东方周刊》:“这块商用卫星装备的太阳翼基板,采用乾行达自主研发的超薄厚度蜂窝芯材料,厚度仅为0.018毫米。”
蜂窝材料是一种由六边形或其他多边形胞体构成的轻质复合材料,具有高强度、高刚度、轻质化等优点。这种材料原本只能依靠进口。6年前,乾行达填补了我国在空天领域超薄厚度蜂窝芯国产化方面的空白,不但在性能上达到国际同类水平,价格也仅为进口材料的一半。
从哈尔滨工业大学博士毕业到深圳从事科研工作,再到创办乾行达,工程师、企业家罗昌杰一直在前沿新材料研发道路上求索。
他带领的乾行达不仅自主研发了“蜂窝+碳纤维”的卫星结构轻量化方案和月球着陆器着陆缓冲技术,还将应用领域延伸至“空天科技+交通安全”领域。如今,乾行达的缓冲技术已运用在“复兴号”高铁、可回收火箭及多个城市的路口安全岛和隔离防护柱上。
“我们的目标,是在各个细分领域都做到‘专精特新’,为‘上助九天揽月,下助交通零死亡’贡献深圳科技力量。”罗昌杰告诉《瞭望东方周刊》。
2009年,罗昌杰在哈尔滨工业大学完成博士学业后,本已获得留校任教机会。此时,一位师兄告诉他,中国科学院在深圳创建了一所新型研发机构,希望他去看一看。
初次来到深圳,罗昌杰就感受到了这座城市与老工业基地哈尔滨截然不同的“画风”。深圳的年轻和活力让罗昌杰立刻决定,留在这里。
此后5年,罗昌杰一直在中国科学院深圳先进技术研究院工作。但他渐渐发现,比起当一名理论型学者,自己更希望研发成果能走出实验室,付诸应用。于是,罗昌杰在2015年离开深圳先进技术研究院,在深圳市宝安区沙井桃花源孵化器园区创办了乾行达。
罗昌杰的创业之路,是从“铝蜂窝材料”开始的。
在轨道交通安全领域,具有被动安全系统的列车如果发生碰撞,可通过一系列的吸能器和吸能结构,最大限度吸收碰撞能量,为乘客安全保驾护航。
铝蜂窝吸能器,是当下全球应用最广泛的轨道交通车辆吸能器。但在当时,中国企业还远没有掌握其关键技术。要啃就啃最硬的骨头——罗昌杰决定,对标全球最先进的技术标准,以铝蜂窝材料技术攻关为突破口,打造企业的硬实力。
为了攻克这道难题,罗昌杰带领核心技术团队在全国各地奔走,向高校和行业专家不断请教,与客户面对面讨论交流。罗昌杰回忆,当时他和团队每年有80%的时间出差在外,住最便宜的酒店,买最便宜的机票,能省则省,“工作十分拼命”。
乾行达团队通过查阅大量国内外的文献资料,总结出了铝蜂窝材料的吸能原理和制造工艺。然后,他们着手设计实验方案,搭建实验平台,对材料的制备方法不断尝试和优化,反复讨论和分析实验数据,寻找改进方法。
半年之后,他们攻克了吸能器核心材料的生产工艺,自主研制出成套生产装备,成功填补了国内安全防护领域多项空白,并一举夺得澳大利亚悉尼轨道客车项目二期合同,获得了“第一桶金”。
与此同时,乾行达制造的蜂窝吸能器也成为我国先进轨道交通领域鼓励推动的新材料之一。
“我们研发新产品,都是对标全球前三的企业。与国外企业相比,中国企业拥有强大的‘工程师红利’,一旦机会来了,创新型企业会成长得很好很快。”罗昌杰告诉《瞭望东方周刊》。
在2018年上海地铁二号线增购项目上,作为唯一一家中国企业,乾行达凭借过硬的产品和技术,击败三家海外企业,成功中标。
在轨道交通领域研发成功后,罗昌杰又带领团队,进军航天着陆探测器缓冲吸能技术及装置领域。
罗昌杰在哈尔滨工业大学攻读博士期间,研究的课题是“月球软着陆的方法和理论研究”。简单来说,就是设计研发一种蜂窝状的缓冲材料,安装在月球探测器上,保护搭载的科研仪器。
这种材料不仅对力学精度要求高,在高强度下要做到大尺寸,同时还要尽可能轻量化。“深空探测的成本极高,增加1公斤的重量,成本可能要增加10万元,因此,材料越轻优势就越明显。”罗昌杰说。
如今乾行达展厅里展示的厚度仅为0.018毫米的超薄蜂窝芯材料,就是其最具核心竞争力的产品,比头发丝的直径还要薄,可用于卫星、火箭、航空等多个领域。
乾行达自主研发的应急蜂窝缓冲器,已经被应用于中国航天科技集团有限公司第八研究院重复使用运载火箭最大规模的垂直起降飞行试验。
2024年6月23日13时30分,中国航天科技集团有限公司第八研究院重复使用运载火箭,在酒泉卫星发射中心120号工位开展10公里级垂直起降飞行试验,取得圆满成功。
“与国外企业相比,中国企业拥有强大的‘工程师红利’,一旦机会来了,创新型企业会成长得很好很快。”
这是目前国内重复使用运载火箭最大规模的垂直起降飞行试验,也是国内自主研制的深度变推液氧甲烷发动机在10千米级返回飞行中的首次应用,为2025年如期实现4米级可重复使用运载火箭的首飞奠定了坚实技术基础。
2024年9月,乾行达收到了来自中国航天科技集团有限公司第八研究院的感谢信。
科技硬实力,一直是乾行达的最强竞争力。
2021年8月,创业仅6年,乾行达就被工业和信息化部认定为国家级重点专精特新“小巨人”企业,公司团队也从不到10个人发展到200多人,并在哈尔滨和佛山建立了研发生产基地。
据介绍,乾行达每年研发投入占比高达20%-25%。公司相继成立了院士工作站、博士后创新实践基地和广东省交通安全防护工程技术研究中心。截至2024年,公司申请的专利总数超200个,位居国内交通安全防护细分领域企业专利申请量前列,并获评一项中国专利优秀奖、一项中国发明创业一等奖。
在轨道交通和航空航天领域证明了自己的实力后,接下来如何实现可持续发展?
罗昌杰做了一个大胆的决策:进军新能源汽车领域。
近年来,中国新能源车市场实现爆发式增长,行业关注焦点从早期的“里程焦虑”转向车辆性能,其中安全性能尤为关键。
“安全是汽车行业发展的重中之重,乾行达可以有所作为。”罗昌杰说。他更大的考量则在于,“一家伟大的公司应该是离消费者更近的公司,我们能不能从特殊领域迈向更大的市场?”
新能源汽车是个万亿级的赛道,风险和机遇并存,罗昌杰决定挑战一把。虽然不是直接造车,但通过提供安全配套设施,可以离消费者更近,未来发展空间也会更大。
碰撞后起火,是新能源汽车最大的安全隐患之一。瞄准这一行业痛点,乾行达着力开发了耐撞击、耐高温、轻量化的电池防护材料。技术攻关团队驻扎生产基地,经过多次材料配比验证,计算机模拟仿真,不断迭代工艺方案,终于在2024年中开发出了新一代产品。
罗昌杰透露,乾行达的新产品较普通产品重量减少20%,抗冲击性能提升50%,目前已经在部分品牌高端车型上进行配套。
“将这个材料安装在新能源汽车底部,相当于给电池穿上一件防火耐撞的外衣,通过最大限度保障电池的安全,进而保障司乘人员的安全。”罗昌杰说。
此外,在汽车安全检测领域,乾行达也找到了新的用武之地。
安全检测是汽车制造完成、出厂之前的关键环节。在2020年之前,汽车安全检测使用的都是国外进口设备,一组安全检测实验的成本高达几十万甚至上百万元。
2020年之后,在增强产业链供应链自主可控能力的大背景之下,乾行达凭借硬实力成功入围汽车安全检测供应商名单。如今,国内一些知名的汽车检测机构已经使用了乾行达的铝蜂窝材料。
2018年起,乾行达以自主研发的高性能铝蜂窝材料为依托,逐步将技术应用拓展至专用车辆交通安全防护领域,先后攻克材料可控变形、结构轻量化等多项技术难题,并推出危化液罐车防撞缓冲装置。其自主研制的防撞缓冲垫(TMA)于2022年通过国际TUV(德国技术监督协会)认证。截至目前,TMA已成功保护200多起高速公路作业车辆碰撞事故中的驾驶人员和作业工人的安全。
从2015年成立到2021年被认定为国家级专精特新“小巨人”企业,乾行达仅用6年时间,就成长为国内“空天+大交通轻量化与安全防护”这一细分领域的头部企业。
罗昌杰认为,这离不开深圳独特的鼓励创新的大环境。
从科研工作者“变身”创业者,罗昌杰对深圳“无事不扰、主动服务”的营商环境感受颇深。虽然已经在哈尔滨和佛山设立了生产基地,但他强调,公司总部一定会留在深圳。
乾行达所在的宝安区是深圳制造业大区,共有5万多家传统制造企业。近年来,宝安培植肥沃“土壤”,提供丰沛“雨水”,让“小而多”变身“精而强”。数据显示,截至目前,宝安拥有国家级专精特新“小巨人”企业277家,省、市级专精特新中小企业2951家,数量位居全市第一。仅乾行达所在的西乡街道,就有超过1000家国家高新技术企业。
在这种浓烈的创新氛围之下,乾行达开拓新市场的脚步还在加快。《瞭望东方周刊》记者采访罗昌杰的时候,他刚从珠海航展回来,拜会了多家低空经济企业,感受到了这个新兴行业带来的市场需求正在喷涌而出,尤其是航空领域用蜂窝材料。
在航空领域,蜂窝材料被广泛应用于飞机结构、机翼、尾翼等部件的制造中,可以显著减轻飞机重量,提高飞行性能。同时,其良好的隔热、隔音性能也使得飞机在舒适性和安全性方面得到了显著提升。
然而,由于技术门槛高、研发难度大,航空领域用蜂窝材料的国产化进程一直受到制约,成为制约中国航空工业发展的一大挑战。
“近年来,国务院、工业和信息化部都发文支持新材料的发展,让我们企业更添发展信心。”罗昌杰说。他透露,乾行达正在进行面向低空经济的碳纤维复合材料和蜂窝材料的研发。经过多年材料技术和实验数据的积累,乾行达目前可以用虚拟仿真技术代替部分物理实验,进一步降低研发成本。
为持续提升自主创新能力,乾行达还建成了一系列创新平台,并与多家高校院所进行深入合作,加强产学研对接,形成高效协同的创新联合体,强化重点关键技术攻关,加速科技成果转化。
“我们未来的目标,是成为‘空天+大交通轻量化与安全防护’细分领域的隐形冠军。”罗昌杰说。