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中国纳米合伙人研制出国际领先复合保温材料

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中国纳米合伙人研制出国际领先复合保温材料

在科研和创业的道路上没有捷径,北京博天子睿科技有限公司(以下简称博天子睿)的创业团队从开始创业,到真正研发出国际领先水平的纳米二氧化硅气凝胶复合保温材料(以下简称气凝胶保温材料),一共花了漫长的5年,这也是他们人生中最惊险、疯狂和孤独的5年。

  2009年2月9日,央视大火,世人震惊。

  和大多数年轻人一样,赵峰对此很关注,当他在网络上看到一些老外对起火的央视大楼拍照和指指点点,颇有些幸灾乐祸时,心里很不舒服,他向从事保温材料行业的朋友范文韬咨询:投资这么大的工程,怎么一点就着?当时还在天津大学化学系的徐天宇也看到了这个新闻。作为“学霸”,徐天宇的想法更具学术性,同时也回答了赵峰的疑问:有机保温材料确实难以解决防火阻燃的难题。

  央视大火之后,2010年10月,上海静安区高层住宅大火;2011年2月,沈阳皇朝万鑫大火……这些连续的火灾造成巨大的经济损失,同时也引发了国内的热烈讨论:建筑安全很重要,不然谁还敢住高楼?2011年,公安部发布了65号文件,该文件要求将民用建筑外保温材料纳入建设工程消防设计审核、消防验收和备案抽查范围,并从严执行“建筑外墙保温材料采用燃烧性能为A级的材料”。

  保温材料市场立刻一片哀嚎,而赵峰和范文韬却看到了商机,“材料这东西要是能不着火,似乎商机还是不错的”,两人决定创业,直面这个看似无解的题目。

  他们没有想到,从开始创业,到真正研发出这种材料,一共花了漫长的5年,这也是他们人生中最惊险、疯狂和孤独的5年。

  5年光阴没有虚度,他们创立的博天子睿研发出国际先进的纳米防火保温材料——纳米二氧化硅气凝胶复合保温板和纳米二氧化硅气凝胶复合保温毡,并一次性通过了国家建设部的科技成果评估,华北标BJZ系列专项图集,IS9000认证等几乎国家所有最高标准的检测和认证。其次,博天子睿的产品生产能力已经突破了国际量产标准——相同条件下,材料生产成本仅为国外的10%-15%。此外,还有一项意想不到的收获:博天子睿自主创新的超大型二氧化碳超临界萃取设备,也达到了国际领先水平,解决了规模化生产的难题。

  千百次失败后,找到气凝胶

  创业之初,赵峰和范文韬试图自己解决问题。他们找来各种配方,主要都是往旧的保温材料里加各种东西来提高防火性能。不幸的是,都失败了。

  在几次失败之后,赵峰把目光转到了微观科学上,并最终确定了研发新保温材料的两个必要条件——无机材料(防火)和多孔结构(保温)。而纳米材料正是将这两个特点融为一身的先进材料,于是,他想到了中国纳米技术水平最高的地方——中科院,他鼓起勇气,终于找了中国纳米技术的领军人物之一——唐智勇教授。唐教授听了赵峰的想法后,非常支持,这和他科学研究成果要为社会大众服务的想法不谋而合,他马上找来了自己的得意门生徐天宇,帮助赵峰他们研发这种神奇的材料。

  当然,对赵和范来说,即使有了中科院提供的实验场所,有了“实验狂热分子”徐天宇的加入,研发和生产又防火又保温的材料依然没有捷径。

  最开始三个人试图用物理的方法处理孔道——这种方法简单而且便宜,主要做法就是使劲儿搅拌原料,比如用手、用棍子和用一些机械搅拌器,但很难控制力度,纳米结构太容易被破坏,外部条件稍微变化——比如搅拌的力度有轻微的不同,效果就截然不同。

  实验结果(保温胶体)被一次又一次刷在纳米中心后面的废墙上。三个衣服上沾满灰白色的实验材料的年轻人每天蹲在墙根,观察着变化。

无数次刷墙失败之后,三个人决定回归到徐天宇的老本行——用化学方法制造纳米孔道,赵峰也跟着啃起了基础化学书。在这个过程中,新的方向渐渐浮现出来:气凝胶。

  气凝胶又称“冻结的烟雾”,是美国宇航局通过近20年时间开发出来的纳米新材料,主要用于俄罗斯“和平”号空间站和美国“火星探路者”探测器及宇航服,能隔绝极高或者极低的温度,近年来才开始被应用于工业——正是理想的那种又防火又保温的材料。

  制造出气凝胶并不算难事,真正的难点在于降低成本,将气凝胶用于工业化生产,而这正是目前国内的气凝胶市场所欠缺的。国内能生产气凝胶的企业不多,并且售价在3万元/立方的天价水平。至于进口的气凝胶更是高达3.5万美元(22万元人民币)/立方。

  怎么自主大规模生产二氧化硅气凝胶?博天子睿团队面临着第二个“不可能的任务”。

  超临界萃取技术,国际领先

  科学的道路上并没有捷径,它主要由“数千次失败”和“日复一日的实验”组成。虽然“分工明确,沟通无障碍”,三个人的合作也越来越默契,但在无数漫长的实验后,还是看不到任何希望,这才是最让人煎熬的。

  具体来说,将纯粹实验室的产品转化到能够批量生产的产品,就好比“将一个玻璃球大小的单位转化到篮球大小”。这过程中,每一点放大,徐天宇都要反复演算每一个参数,从而全部调整一遍——而这些调整,有90%是试错。

  在演算之外,更大的难点在于实验要用的超临界萃取设备。

  中科院的实验室当然有类似的设备,但不够大,想要做产品的放大实验(而不仅仅是将产品制造出来),就必须用到工业级的设备。

  在详细研究比较之后,赵峰和范文韬带着徐天宇走出了实验室,钻进了车间,对原有的生产设备进行了技术革新。最终,由博天子睿设计研发并委托江苏民森生产的58m3超临界CO2干燥技术及干燥釜(这是生产A1级保温材料的核心工艺及核心设备)已经做出的数据包,全面投产后将会是世界上最大的超临界设备,大大地降低了气凝胶保温材料的生产成本。在这一过程里,他们甚至将大型超临界萃取设备本身也做了极大改善和革新:博天子睿自主研发的超临界萃取干燥设备容积为58立方米,将国际最高水平的容积数提升数倍,这已经达到了国际领先水平。
 

 与放大过程中的种种障碍相比,赵峰和范文韬遇到的另一个问题——与科学家沟通中产生的“文化差异”——似乎就显得不值一提了。

  甚至,在赵峰看来,这反而是件有趣的事:企业家更注重经济效益;而科学家和艺术家一样,性格比较“浪漫”。要学会和科学家沟通,就不能和他们只讲成本收益和市场,而要把商业需求转化成科学语言,并给予他们全力的配合。

  有勇气的人,才会坚持到胜利

  赵峰除了和徐天宇一起做实验以外,另一项重要工作则是原料采购。一两年间,他把北京周边的所有原材料产家都跑了个遍,为了实现最优的性价比,赵峰每采买一项原材料都要货比十家甚至更多。在整个研究过程期间,范文韬将自己对保温市场的认识和意见通过交流,都与赵峰进行了讨论和探索,同时他们两个共同进行了多次的投资和研究,在从中积累了很多的经验。

  即使如此,原料采购依然是一笔大开销。博天子睿面临着巨大的资金压力。材料不像互联网项目,有创意就有市场。而材料更注重性能数据,资金的问题往往需要自己来解决。

  负责筹钱的赵峰把整个2010年到2012年称为自己的“黑暗时代”,他将所有的收入和积蓄都投入到这个项目里,甚至从北京市中心搬到了燕郊,每天挤公交车到国贸,再辗转到遥远的北四环中科院“上班”。

  原本优越的生活一下子降级成艰难的“北漂”,这没有打倒赵峰,但令他难以接受的,是花很多钱去探索实验的一个方向,往往只能证明这个方向的不可行。在这个“黑暗时代”里,赵峰学会了规律作息和静坐、用跟自己相处的方式来处理压力。

  乐观、外向的赵峰从来不吝啬表扬自己:“我觉得我是个有勇气的人”。勇气主要体现在,不怕失败,敢于面对困难,即使失败了,调整一下,换一条路重新来过,同时还要鼓励同样被焦虑煎熬着的同伴们。

  所以,在范文韬和徐天宇眼中,赵峰一直是团队的脊梁,消化压力,找到方向。在不断地失败时,赵峰总是很乐观,他说,办法总比困难多,这条路不行,大家就一起换个方向再来。
 

最终,博天子睿生产的气凝胶保温材料,做到了“相同条件下,生产成本仅为国外的10%-15%”,产能更是比国内厂家提升了100倍左右。

  让“中国制造”走出实验室

  在中科院纳米中心实验楼的三楼,有一个看起来很普通甚至有些旧的实验室。在这里,3个年轻人度过了5年青春。

  5年前,赵峰是室内装饰的“包工头”,而范文韬只是个辛苦而又劳累的的营销男。他们都从来没想到,自己的名字能和“纳米”、“超临界”这样的高科技名词联系起来;他们更没想到,在“高科技”的过程中,他们会倾尽所有去支持这项研究,赵峰笑道,“这没什么,因为科学本身就是件很浪漫的事”。

  而徐天宇则表现出科研工作者特有的纯粹,他说,“这五年并不苦闷呀,实验很有趣呀,每天的数据都不一样”。
 

时至今日,北京博天子睿科技有限公司终于瓜熟蒂落,他们有了自主专利的气凝胶保温材料产品,有了革命性的超临界萃取工艺革新,更赢得了科学家和企业家们的认可。

  事实上,当前的中国在产学研上还面临着很多需要解决的问题,科学家在实验室里没有过多的时间去考虑研究结果的实用化问题,而另一方面,出于性价比的考量,大多企业也不会投入过大的力度去进行科研结果的实用化研究。

  这样的结果就是,“国外的气凝胶卖给我们那么贵”,但“我们自己明明有科学技术,只是没有把技术实用化”,实际上,这才是博天子睿团队在创业过程中心心念念的事情。

  现在,他们已经有了一个更明确也更宏伟的新目标:建设一个“终端放大实验室”,专门放大“中国制造”的技术,打通科学界和企业之间的桥梁,让真正的“中国制造”走出实验室,投入社会,为大众服务。




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