深海机器人关节轴承、卫星天线绝缘隔板、核电设备密封件……这些关键部件长期在高温、高辐射、重载荷等极端工况下运行,其可靠性高度依赖一种名为聚酰胺酰亚胺(PAI)的特种工程塑料。过去,高性能PAI材料几乎全部依赖进口,价格高昂且交货周期不稳,下游企业常因断供风险而被迫调整设计方案。
7月11日,记者从广东工业大学(以下简称广工)获悉,该校高性能聚合物材料师生团队历时5年,从分子结构设计到百吨级产线建设,完整打通了PAI材料的国产化技术路径。目前,该材料已通过多家行业头部企业全项测试,累计在手订单超过4300万元,年产能达百吨级,可稳定满足下游批量需求。
郑文涛在中试产线调整工艺参数。广工供图,下同
广工化学工程与工艺专业本科生郑文涛是团队的核心学生成员。2021年,刚入学的他依托学校“千苗计划”,加入广工高性能聚合物材料团队,较早接触到了PAI前沿研发,并投身新材料攻关。彼时,国产PAI在抗辐射、电绝缘、高温承载三项关键指标上,与进口产品存在明显差距。
团队师生先后走访中车株洲等20余家龙头企业,深入车间现场,系统了解轴承、绝缘件在真实工况下的失效方式——辐射后脆裂、高温下蠕变、绝缘值骤降等,并逐一转化为分子改性的改进靶点。经过200余次配方迭代和大量数据比对,团队于2023年研发出新型PAI材料,核心性能达到进口产品同等水平,打破了该材料长期依赖海外采购的局面。
依托学校工科优势和化学与精细化工广东省实验室揭阳分中心(榕江实验室)的支撑,在导师指导下,郑文涛牵头创办了秋蒂(广州)科技有限公司。基于前期研发成果,团队先后完成51轮材料性能及批次稳定性专项测试,推动自研产品向下游客户落地验证。公司成立仅半年,新型PAI材料即获得行业头部企业认可,测试报告显示性能全面达标,可完全替代现有进口方案。其中核心产品FC200型PAI颗粒料,在抗辐射剂量、体积电阻率、高温承载能力等关键参数上,均稳定满足极端工况要求。
实验室配方验证通过仅是起点,从样品到批量稳定生产才是产业化的真正难点。在广工与揭阳万洋科技众创城共建的产学研基地,团队进行了近两年的“放大”攻关:从手工调配克级样品,到百公斤级中试验证,再到百吨级产线联动试车。每一道工序均在性能保持与工艺可控之间反复平衡,确保批次间一致性。
实验室小试级PAI粉料。
历经近140轮工艺参数优化和产线联调,生产基地一体化全流程PAI产线最终稳定运行,年产能达百吨级,为下游大批量供应奠定了基础。订单量随之稳步增长,累计在手订单超过4300万元。
值得一提的是,该项目不仅产出了自主技术,也培养了一批具备工程实践能力的青年学生。依托学校国家级创新创业教育实践基地“工大创谷”,团队连续两年吸纳十余名本科生参与PAI研发、试验优化及产业化全过程,将理论知识与真实生产紧密衔接。
“我们的目标很明确——把PAI材料的技术和工艺彻底吃透,让国内高端部件的设计师,不再因材料受制于人而妥协设计。”郑文涛表示,立足已有积累,团队规划了长远发展目标:力争2027年启动高新技术企业申报,到2030年深度扎根特种工程塑料细分领域。
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