在11月2日召開的 '2017年中國家用電器技術大會' 上, 我們迎來了一位特殊的演講嘉賓, 他 '跨界而來' , 將 '天上' 的技術帶到 '民間' , 他就是中國科學院化學研究所的張宗波博士, 而他為我們介紹了一種含矽新材料——陶瓷前驅體在家電中的應用.
從 '天上' 到 '民間' 的陶瓷前驅體
普通陶瓷, 都是由陶瓷粉燒制而成, 而陶瓷前驅體則是由含矽材料通過聚合反應而來, 合成方式的改變造就了其性能結構的大不同, 這種材料具有高透明度, 高抗腐蝕性, 高硬度, 高耐溫性, 高緻密性, 以及表面物質可控性, 優良的結構性能讓這種新材料具備了廣泛的應用空間, 該類產品最經典的應用便是伴隨著航天器升空, 作為航天設備應對複雜空間環境的保護塗層, 或者飛彈武器的高溫防護塗層.
近年來, 隨著國家 '軍民融合' 步伐的推進, 以陶瓷半導體為代表的一些列高精尖科技開始 '解密' 其神秘面紗, 從軍用走向民用服務, '陶瓷前驅體技術現已經廣泛應用於高鐵, 汽車漆面, 普通機車, 光伏玻璃等產品上, 未來還將延伸至家裝, 衛浴, 廚電等產品上. 在我們現有的合作單位中, 已經出現了一些廣為消費者所認知的廚衛品牌, 這也響應了國家推動 '軍民融合' 的號召!' 張宗波如是說.
張博士演講中提到幾個有趣的實驗, 可拿來略窺含矽新材料應用之一斑.
其一, 是防冰防凝露實驗, 實驗對比了普通鋁板與具有陶瓷前驅體塗層的鋁板在水滴凍結成冰後的效果——普通鋁板上, 冰滴牢牢粘附在表面, 而擁有陶瓷塗層的鋁板上, 冰滴如光滑的棋子一樣滑脫下去, 耐高溫, 耐低溫, 易清潔是這種材料的一大特性;
其二, 這種新材料還具有耐磨, 抗氧化, 低附著力, 耐超高溫的特性, 將陶瓷塗層覆蓋和無塗層覆蓋的金屬板經過2小時的1000℃氧化後, 覆有塗層的金屬板在顯微鏡下基本無變化, 而未覆塗層的金屬板, 已出現肉眼可見的斑斑鏽蝕.
此外, 含矽新材料還可應用在家電產品精細圖案的構建上, '一般的顏料, 基本上都是化學生色, 色彩的表現源於分子結構對光的選擇性吸收, 成色範圍窄, 且分子結構在常溫下比較活潑, 容易被破壞, 某物用久了褪色, 就是這個道理;而陶瓷前驅體塗層, 是一種光子晶體, 它是物理生色, 色彩表現源自人們對分子微結構的幹涉, 可以伴隨著角度的變化形成虹彩效果, 並且原材料選擇範圍廣, 綠色環保, 無毒無害, 耐溫耐磨. '
張宗波言下的含矽新材料, 小到鍋具外塗層, 大到量子點電視的屏幕, 小到油煙機的油槽, 大到冰箱的面板, 都可以應用.
在演講的最後, 張博士打起了自己的 '小廣告' : '本研究團隊設計, 合成系列含矽新材料, 可穩定批量製備;含矽新材料在竣工, 民用領域均有廣闊應用空間, 尤其在家電方面具備巨大的應用潛力;我們團隊未來的研究方向包括, 絕緣高導熱塗層, 智能相應材料, 柔性感測器, 自修複防護材料. ' 他希望通過自己的演講, 吸引更多企業關注到中國新材料的發展應用.
產學研結合 解決技術轉化 '最後一公裡' 問題
作為一名搞學術的 '耿直Boy' , 張宗波直言目前部分中國家電企業仍主要依靠規模取勝, 在技術研發與應用上有待進一步加強.
張宗波反思說: '國外為什麼在研發和技術上優於我們, 很大程度上是企業在參與技術的研發中起關鍵作用, 國外很多諾貝爾獎獲得者是從企業中走出來的. 但現在中國的企業, 不是立竿見影能變現的技術, 就不願研發;研發投入在企業中的佔比也少. 基礎研究, 共性技術轉換到最終應用, 可能需要很長時間, 企業可以平衡技術與應用的結合點, 但完全忽視基礎領域的建設, 終有一天要受制於人. '
他呼籲社會和企業, '適當地向中間地段靠攏, 這是一個趨勢, 是保障一國製造業具備核心競爭力的基礎. 只有做出了自己的成果, 才不會在別人給你設置一個門檻的時候, 成為你企業進步中邁步過去的 '坎兒' . '
張博士的話多有例證, 譬如, 中國彩電企業之困以及國家發展智能製造過程中的伺服電機之困.
近日, 國內彩電企業發布三季報, 被稱作 '史上最差財報' , 這與原材料漲價, 市場需求不旺, 匯兌波動等因素密不可分, 但大家不可忽視一個重要的隱性因素, 即面板價格居高不下, 彩電上下遊產業鏈利潤, 大部分為面板企業所攫取, 而中國本土彩電品牌鮮少掌握面板前沿技術, 擁有先進面板技術的企業恰如扼住了下遊製造企業利潤的脖子.
而在發力智能製造過程中, 中國企業遭遇國外工業機器人 '伺服電機' 之困也屢次見諸報端, 技術的缺乏, 轉瞬便是擎肘之困.
張宗波言道: '家電企業談智能也好, 談高端也好, 材料科學是基礎, 一款好的產品必須以材料作為載體, 絕緣材料, 半導體, 晶片等都與新材料的進步密不可分. ' 他提到一個例子, '我了解到, 國內不少熱水器企業的搪瓷內膽, 在製造過程中要經過高溫高壓鍛造, 非常耗能;而且搪瓷粉目前還被國外壟斷, 需要進口, 成本核算下來不低. 而化學所研究的含矽新材料, 可以以聚合方式製成搪瓷, 節能效果更好, 防腐效果更好, 以前應用在航天技術中, 現在完全可以降低一些性能(因為相較於複雜的空間環境, 地面環境較為簡單), 以更優異的性價比提供給企業. 材料不受制於人, 是國家實現戰略強國目標的重要一環. '
'談到家電智能化, 大家目前將關注重點都放在軟體搭載上. 殊不知, 通過含矽材料, 也可以助理家電智能實現. ' 張宗波語出驚人, '以冰箱為例, 我們的新材料, 可以感受食品溫濕度變化, 體現出溫度的變形量, 如果食品變質, 我們新材料的色彩會變化, 靈敏度很高, 也非常實用. 可以說, 在某種程度上, 企業與我們科研院所的交流是隔絕的. '
'家電協會的薑風理事長提到, 現在油煙機煙罩的清潔, 是很多消費者的痛點, 企業的難點, 如果油煙機產品塗上一層含矽新材料塗層, 這一難題會迎刃而解, 不僅易清潔, 耐腐蝕, 耐刮擦, 而且會延長機器使用壽命. '
'我們的含矽新材料還能助力家電的美觀化, 就是前面提到的色彩變化, 透明度變化等. 在外觀方面, 工業設計是一方面, 但是承載工藝的材料也不可忽視. '
習近平總書記在十九大報告中指出, 創新是引領發展的第一動力, 加強應用基礎研究, 拓展實施國家重大科技項目, 突出關鍵共性技術, 前沿引領技術, 現代工程技術, 顛覆性技術創新, 為建設科技強國, 質量強國, 航天強國, 網路強國, 交通強國, 數字中國, 智慧社會提供了有力支撐. 作為技術研究, 共性技術的重要組成, 新材料在家電中的應用還是一個比較新的課題, 但這個課題已經徐徐展開, 張宗波說, '我們最近為國內一廚電品牌提供的新材料解決方案已經從實驗室走嚮應用, 屆時的成品會讓消費者眼前一亮. '