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39期丨绿智新材料:让材料走上环保和智能化之路

致敬时代最好的方式,就是创造一个可及的未来。中国动力谷自主创新园开园4年期间,一个又一个实力企业家接踵入驻,这些优秀的企业家凭借集担当、传承、创新于一体的企业家精神,在株洲市经济崛起的过程中扮演了重要角色。
本期我们要讲述的是坐落于中国动力谷自主创新园的株洲绿智新材料科技有限公司(简称“绿智新材料”)创始人——周建辉。



大自然赋予了荷叶出淤泥而不染的品行,水鸟身体表面的羽毛不会被水润湿……这些生物学现象启发了绿智新材,他们因此通过模仿生物的功能特性诞生了一种新材料——仿生材料,并将其成功应用到工业领域的科技企业。




绿智新材料团队只有11个人,典型的“少而精”,其中有5名博士,4名硕士。在创办绿智新材料前,以周建辉为代表的三名核心团队成员均来自中国科学院,曾参与国家重点基础研究发展计划“973”、国家高技术研究发展计划“863”和国家自然科学基金项目的研究工作。团队成员的专业背景涉及表面材料、新能源材料、材料加工和计算机仿生工程等领域。他们具有丰富的想象力和创造力,对新材料设计、计算和应用拥有丰富的理论和技术积累。
周建辉介绍,公司成立之初,初创团队在公司取名上,也颇动了一番脑筋。最终取名“绿智”寓意“绿色”“智能”“智造”。绿智新材料的定位是立足于环保和智能化,以特殊表面功能材料为研究方向,致力于为轨道交通领域提供更高效的技术方案。



1997年,波恩大学的植物学家W. Barthlott揭示了自然界中荷叶表面自清洁效应的奥秘,水滴在荷叶表面的滚动会自动将灰尘颗粒等污染源带走,达到自清洁的效果。
2002年,中国科学院院士江雷,首次论述了表面微纳米多尺度结构是“荷叶效应”的关键,是荷叶同时具有高表面接触角和低粘附性的重要原因。他提出的“二元协同界面效应”——即同一界面在微观尺度上存在物理化学性质完全相反而又协同互补的两种组分,因而为超浸润材料的设计提供了全新的框架。他被公认为仿生超浸润材料领域的先驱者之一。



受此启发,并随着人们对表面和界面更深刻的认识与研究,超浸润材料中突出体现的应用性能“自清洁”也成为近年来研究的重点。由于“自清洁”表面独特的浸润性,其所表现出的优异的防雾、防污、防覆冰、防腐蚀等性能,在工业应用领域受到越来越多关注。
绿智新材料的产品路线正是在仿生表面材料领域中开疆拓土,力图实现这一领域的产业化。目前,绿智新材料的主打产品为中性环保除油清洗剂、环保全合成切削液(线切割液)、环保微纳米乳化切削液等。这是仿生表面材料在工业上的前端应用。
周建挥介绍,公司研发生产的环保微纳米乳化切削液,运用二元协同仿生技术,让切削液中各组分呈规律性均相分布的微米与纳米级别的颗粒群,可同时体现出优异的润滑、防腐、冷却等性能,并且对操作人员与生态环境有安全和环保的优点。


受自然启发的微纳米界面材料的应用领域非常广泛,在2017年株洲市中小企业发展专项资金项目中,绿智新材料的“动车减震件专用零排放微纳米乳化切削液”获得立项。同年,在株洲市工业指导性计划项目中,绿智新材料的“动车橡胶减震件用新型微纳米层状金属转锈岚化液”获得立项,目前产品已经通过各项指标测试,小规模在动车车体上运用。
金属及其合金作为重要的工程材料,其应用涉及各行各业。但金属及其合金容易腐蚀,腐蚀的根本原因是氧气、潮湿环境中的水分和其它污染物质的存在,加速了金属或其合金表面的化学或电化学反应。



飞机发动机内能源燃料不完全燃烧会导致内部复杂管道或腔体的金属表面大面积腐蚀氧化,其中积碳的清除是人们普遍认为最头疼的事情,传统去氧化的工艺是用硫酸、盐酸、硝酸、磷酸等强腐蚀性或强氧化性无机酸清洗。由于这类化学品所具有的危险性,使得企业以及操作者在使用上会特别小心谨慎。
绿智新材料开发的清洗剂的清洗效果与传统工艺无异,但由于使用大量的食品级原材料,清洗液可与人体直接接触,中性、温和、不伤手,安全环保,可经简单处理达标排放。在清洗过程中,公司还能提供如全自动喷淋清洗线、废水循环过滤装置等智能化的设备。目前,绿智新材料使用新型的清洗剂清洗发动机叶片、涡轮盘以及内燃结构部分,获得了理想效果。

经过几年的技术积累与沉淀,绿智新材料已具备较强的用于金属与非金属等环保新材料的合成与分析技术,具备多种材料性能分析手段。绿智新材料开发了系列技术成熟的产品,包括金属超双亲涂层、非氟类高透光高分子超双疏涂层、高导电率高分子超双疏涂层、小分子超双疏涂层等。
未来,公司还想在高铁轨道防腐涂层、锂电池温控管理涂层、氢能源电池防腐涂层上进行技术创新。周建辉介绍,三星手机发生多起手机爆炸事件,其实是锂电池“热失控”所致。
“热失控”是一个能量正反馈循环过程:升高的温度会导致系统变热,系统变热升高温度,这反过来又让系统变得更热。如电池短路、环境温度过高、经常过充、未经授权改装外壳等,都会引起锂离子电池出现“热失控”,最终可能起火或者爆炸。



从电池所用电解液为基础进行摸索与研究,以较为成熟的六氟磷酸锂类锂电池的各化学组分所引起的一系列化学反应为原型,将PTC材料进行智能化改性,同时与锂离子电池正极材料复合,使得复合后的正极具有了温度开关效应。对PTC加入后的电极电化学性能进行测试,性能并无差异,因而经改性后的PTC复合电极技术能够用于锂离子电池,能有效防止“热失控”,提高电池的热安全性能,也可形象地理解为给锂离子电池安装了断电开关——“保险丝”。

发布者:系统管理员   点击数:914   发布时间:2019-07-01 11:12:57   更新时间:2019-07-01 11:18:27
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