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笃志前行,虽远必达——石墨烯玻璃纤维项目组

日期:2022-06-16 17:28:20    作者:市场运营部    浏览量:192 次

导语:《墨园时讯》本期人物访问了2021年获得团队奖项的科研项目组,分别是石墨烯玻璃纤维项目组、烯碳/芳纶Ⅲ复合纤维工艺项目组、石墨烯再生羊毛复合纤维项目组。现将项目组的科研故事分期介绍,今天带大家走近的是石墨烯玻璃纤维项目组。


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与传统玻璃纤维相比,石墨烯玻璃纤维有着广阔应用前景,其独特的力学、热学及电学性能将有助于飞行器在极端环境条件下确保飞行时的稳定性及安全性。但国内可以⽀撑稳定量产石墨烯玻璃纤维的技术几乎为零。⽯墨烯玻璃纤维项目组,一支多样化的团队,勇担重担,以产业化思维向前,以工艺研发与基础研究为抓手。在立项⼀年多以来,攻克了三大核心节点,完成了从0到1的突破,实现批量稳定供货。


谈及项目组的成立,还要从与中国航空技术研究院共建前沿技术联合实验室说起。在当时以刘忠范院士为首的研究团队的带领下,判断集轻质、柔性、长效稳定等其他特有性能于⼀体的石墨烯玻璃纤维材料,在航空领域有广阔应用前景,就这样由北京石墨烯研究院石墨烯玻璃纤维项目组承担材料研发任务,北京大学助理研究员亓月博士担任项目组组⻓,带领开展石墨烯玻璃纤维织物材料应用于航空领域。


欲戴王冠、必承其重


“欲戴王冠、必承其重”,在项目组成立初期,每⼀个成员真正体会到了这句话的含义,但是这也是⼀个快速提升自己的好机会。那时候,大家往往为了数据进行了无数次的实验论证,更有效率地推进项目,根据航空设备实际需求的尺寸、性能参数、应用指标,进行针对性的石墨烯玻璃纤维织物材料制备研发及攻关。


首先便是生长制备工艺方案。玻璃纤维织物是由玻璃纤维束编制而成,每束纤维单丝都由数百根甚至上千根单丝组成,其中玻璃纤维单丝的直径为5~10微米,相当于⼀根头发丝的1/20,在每根微米尺度的纤维单丝上进行均匀石墨烯生长复合,这需要研发团队有精准可控的石墨烯制备生长工艺方案。星光不问赶路人,时光不负有心人。石墨烯玻璃纤维项目组在亓月博士领导,工程师李隽良、工程师屠策、北大博士研究生程熠等人共同努力攻关下,在2021年6月成功试制出尺寸及各项性能满足中国航空技术研究院应用指标需求的产品,并在同年9月初通过该型号工艺及装机评审,实现材料从0到1的突破。


一个材料从实验室到市场,批量稳定的生产工艺是材料规模应用化的前提。众人拾柴火焰高,根据中国航空技术研究院对石墨烯玻璃纤维织物产品需求放大,研究院迅速组建攻关团队,制造部高翾部长率领具有丰富批量化生产经验的制造部工程师团队,紧急驰援石墨烯玻璃纤维项目组,共同开发新一代卷对卷批量生产设备、攻关石墨烯玻璃纤维织物产能放大工艺。为保证石墨烯玻璃纤维织物能及时参加并通过同年12月首件鉴定评审工作,团队通宵达旦奋战近3个月,于2021年11月16日,突破石墨烯玻璃纤维织物批量生产工艺。


道阻且长,行则将至


在成功突破石墨烯玻璃纤维织物批量生产工艺后,攻关团队并未能有任何松懈,批量化生产的产品出现重要性能指标不达标的问题,这成为了石墨烯玻璃纤维织物产品即将应用落地前的一道门槛。攻关团队对出现的问题迅速做出判断及内在科学机理分析,立刻将问题进行拆解,任务进行划分。亓月博士任首席科学家,带领问题分析小组负责问题原因解析及解决方案提出,其中北大博士生黄可闻、北大博士生刘若娟、长春工业大学研究生邹良宇等人,针对产品重要性能指标不达标的问题,作出准确分析并给出有效可行的解决方案。顾伟博士任生产组长,带领生产小组根据解决方案对批量生产工艺进行及时调整。杨贵奇组建设备运行维护小组,保障生产设备的正常运转及相关部件、气路改造。科研的过程虽然漫长,但绝不是等待。任何一个想法、任何一种可能成功的思路,项目组都会全力去尝试、去实践,并对结果进行细致的分析。在一次次不断的试错过程中,在各个小组高效协同的合作攻关下,他们最终确定了稳定的工艺参数,团队于2021年12月实现向中国航空技术研究院稳定产品、生产供货,实现石墨烯玻璃纤维织物从实验室样品到工程规模化产品的跨越。


以梦为马,不负韶华


石墨烯玻璃纤维织物是国内第一个石墨烯材料批量规范应用于航空领域,成为石墨烯新材料的第一个“杀手锏级”应用。从项目攻关开展到成功开发出第一片合格样品,到实现年产万件级合格产品,前后历时不到2年,远远低于航空领域其他新材料5~10年开发周期。这些成果的背后与每一名组员的全心全意、日以继夜、劳心劳力、废寝忘食的钻研和努力分不开。


在实验室里他们是最活跃的天使,在工位处理数据时,他们是最认真的小蜜蜂。健康的运行管理制度是团队建设不可分割的一部分,在项目组运行近两年的时间里,项目组形成了一系列管理方法,分工明确,责任到人,确保了项目组的高效运行及项目组成员间的分工合作,项目组内也会定期组织聚会和活动,丰富大家的业余生活,同时促进小伙伴们之间的友谊,良好的氛围更有利于工作的开展。付出总会有回报,项目组在2021年的年终汇报上取得了较好的成绩,并获得了2021年BGI孵烯科技团队奖。这个奖项是对组内每一位科研人员的肯定也是激励。在BGI,他们不仅实现了自己的价值,也不断地在学习和工作中提升自己的能力和修养。


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