原標(biāo)題：厚度僅有頭發(fā)絲的1/10，抗壓強(qiáng)度卻能達(dá)到100兆帕，質(zhì)子交換膜牛在哪?

來源：舜網(wǎng)

原標(biāo)題：厚度僅有頭發(fā)絲的1/10，抗壓強(qiáng)度卻能達(dá)到100兆帕，質(zhì)子交換膜牛在哪?

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近日，來自山東桓臺的榮欽功風(fēng)塵仆仆趕往上海，他帶著山東森榮新材料有限公司(下稱“山東森榮”)在聚四氟乙烯微孔膜領(lǐng)域的最新研發(fā)成果，順利簽下百萬元訂單。

三個月前，山東森榮接到來自氫能源行業(yè)頭部企業(yè)的需求，希望生產(chǎn)出應(yīng)用在氫燃料電池質(zhì)子交換膜的支撐材料。該材料在全球只有日本日東企業(yè)能生產(chǎn)，質(zhì)子交換膜作為氫燃料電池的“芯片”，對方一直積極尋求國產(chǎn)替代方案。

“運(yùn)用自主研發(fā)工藝成功解決難題，各項(xiàng)指標(biāo)強(qiáng)于日本東工一倍之多。”榮欽功很興奮，這款高強(qiáng)膜厚度僅10微米，相當(dāng)于頭發(fā)絲的十分之一，抗壓強(qiáng)度能達(dá)100兆帕，孔隙率80%。“如鋼筋鐵骨般將質(zhì)子交換膜支撐在氫燃料電池上。”

這款高強(qiáng)膜原料為聚四氟乙烯(PTFE)，因耐熱、耐寒、耐腐蝕特性，又名“塑料王”，為現(xiàn)代科技、軍工和民用領(lǐng)域解決多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。這款應(yīng)用廣泛且不可或缺的材料，讓榮欽功鉆研了17年。

穩(wěn)扎穩(wěn)打打破國外壟斷

兩間不足40平方米的簡陋小屋，三臺聚四氟乙烯加工設(shè)備，是榮欽功創(chuàng)立的第一個生產(chǎn)車間，這里曾吸引來60多家外國企業(yè)的關(guān)注，上百噸聚四氟乙烯管棒走出國門遠(yuǎn)銷海外。

2006年，38歲的榮欽功還是一名汽車維修工，他發(fā)現(xiàn)聚四氟乙烯行業(yè)前景廣闊，技術(shù)門檻低，便決定辭職創(chuàng)業(yè)。“摸著石頭過河，邊干邊琢磨。”那幾年，榮欽功帶領(lǐng)六名工人成宿地泡在廠里，穿梭于生產(chǎn)設(shè)備之間。在這段經(jīng)歷中，他們賺得第一桶金，也看清了國內(nèi)聚四氟乙烯行業(yè)的瓶頸與短板。

生產(chǎn)之初，聚四氟乙烯擠出機(jī)頻繁發(fā)生停機(jī)故障，無法產(chǎn)出一條完整的管。工人們檢查維修發(fā)現(xiàn)，由于溫度過高導(dǎo)致管卡在中間無法擠出。大伙在車間熬了四十個日夜，終于研究設(shè)計(jì)出一款散熱風(fēng)箱，安裝后第一筆訂單順利生產(chǎn)。至此，訂單需求從四面八方涌來，2011年聚四氟乙烯板、棒、管生產(chǎn)年規(guī)模近800噸，年銷售額7000多萬元。

為尋求高科技、高附加值、綠色環(huán)保的產(chǎn)品，榮欽功又將目光投向聚四氟乙烯纖維領(lǐng)域。彼時(shí)，我國成功研發(fā)氯堿離子膜，結(jié)束氯堿工業(yè)幾十年來被美日壟斷的歷史。氯堿離子膜作為“離子膜法制堿”的關(guān)鍵材料，關(guān)乎國家經(jīng)濟(jì)安全和未來能源利用，國內(nèi)需要一款能讓氯堿離子膜工作穩(wěn)定、使用壽命長的核心材料——PTFE長絲纖維，但參數(shù)要求很高，線密度35D，同時(shí)保持高強(qiáng)韌度。

“我們當(dāng)時(shí)認(rèn)為幾乎做不到。”榮欽功坦言，“正如一根頭發(fā)絲的三分之一，做到這個細(xì)度還要保證高強(qiáng)韌度，尤其我們當(dāng)時(shí)還不具備生產(chǎn)聚四氟乙烯纖維的能力。”但如果國內(nèi)沒有企業(yè)做到，只能依賴進(jìn)口，再次面臨國外壟斷。

榮欽功帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成立技術(shù)攻關(guān)小組，歷時(shí)八年，對機(jī)械設(shè)備技術(shù)工藝改進(jìn)六次，“第一時(shí)間拿到設(shè)備數(shù)據(jù)后，我連夜把所有數(shù)據(jù)參數(shù)記在腦子里背誦下來，第二天召集所有人開會，把內(nèi)容向大家科普一遍。”為了解決一個技術(shù)問題，榮欽功和同事連續(xù)24小時(shí)開車到達(dá)軸承廠家咨詢，回來后泡在車間幾天幾夜，一夜之間一噸多重的軸承管被拆裝4次。

憑著這股不服輸?shù)木瘢瑯s欽功和他的團(tuán)隊(duì)終于研制成功且各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn)，完全實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代，成為國內(nèi)唯一一家配套氯堿離子膜的PTFE超細(xì)長絲加工企業(yè)。目前訂單金額3000多萬元，年產(chǎn)能20噸。

“獨(dú)門絕技”領(lǐng)航細(xì)分賽道

聚四氟乙烯微孔膜是一種過濾材料，應(yīng)用非常廣泛。小至空氣凈化設(shè)備、食品、服裝、電子產(chǎn)品等，大至軍工、生化、制藥、鑄造、半導(dǎo)體等行業(yè)，都需要用特殊工藝覆合在基材上實(shí)現(xiàn)高效過濾。其次，微孔膜所呈現(xiàn)不同的孔徑、孔隙率、厚度、寬度等效果，將滿足不同產(chǎn)品的需求。

薄、孔徑小、孔隙率高，是聚四氟乙烯微孔膜的核心工藝。山東森榮對產(chǎn)品的“死磕”精神，正如一層層微孔膜做到極致。

新冠肺炎疫情發(fā)生后，全球?qū)谡值男枨蠹ぴ觯柗Q口罩“心臟”的熔噴布一直處于緊缺狀態(tài)，價(jià)格從最開始每噸不到2萬元漲到每噸40萬元。榮欽功帶領(lǐng)技術(shù)團(tuán)隊(duì)用三天三夜，研發(fā)成功代替PP熔噴布且可重復(fù)使用的PTFE納米口罩膜材料，為疫情防控和口罩生產(chǎn)企業(yè)“一布難求”解了燃眉之急。

“孔徑小于水分子上百倍、大于水蒸氣上萬倍，同等壓差下透氣量比同行業(yè)產(chǎn)品高20%以上。”榮欽功說，PTFE納米口罩膜的厚度僅為頭發(fā)絲的百分之一，可連續(xù)使用30天幾乎無指標(biāo)降低，過濾效率達(dá)99%。

科技創(chuàng)新是解決需求的“黃金鑰匙”。榮欽功發(fā)現(xiàn)，當(dāng)下智能化產(chǎn)品都在向著最高級別的防水和透聲方向聚攏,他決定開始投入對IP68膜的研發(fā)。IP68膜作為防水透氣透聲膜，廣泛應(yīng)用在智能手機(jī)、智能穿戴、手持終端、藍(lán)牙耳麥、音箱等需要防水的電子產(chǎn)品，30米水深以下使用的IP68膜可通過常規(guī)加工方式實(shí)現(xiàn)，但50米水深以下，不但對膜厚薄的精度要求高，對膜的整體均勻性和穩(wěn)定性要求也極高，靠常規(guī)加工方式無法實(shí)現(xiàn)，成為“卡脖子”的技術(shù)難題。

沒有人才，寸步難行，這是榮欽功在尋求科技創(chuàng)新的道路上所體會到的。他找到專攻PTFE的專家，與多家知名院校合作，在高精尖人才和自主研發(fā)團(tuán)隊(duì)的合力攻關(guān)下，成功研發(fā)出國內(nèi)最高級別IP68膜，“50米水深以下，在防水的同時(shí)，幾乎沒有聲損。”一卷IP68膜上均勻整齊地排列著長寬約1.8毫米的膜片，它的問世解決了電子產(chǎn)品核心材料長期依賴國外的局面,也將使中國電子產(chǎn)業(yè)在國際市場中大大提高競爭力。

為實(shí)現(xiàn)“彎道超車”，2022年山東森榮首創(chuàng)3D打印PTFE膜技術(shù)，保證膜的厚度、強(qiáng)度的同時(shí)，顛覆美國戈?duì)栕陨鲜兰o(jì)70年代以來，采用物理雙向機(jī)械拉伸無法實(shí)現(xiàn)均勻的方式。“目前正為國內(nèi)幾家電子制造企業(yè)批量生產(chǎn)穩(wěn)定供貨，下一步即將邁入技術(shù)迭代創(chuàng)新階段。”

專注PTFE膜科研、生產(chǎn)、經(jīng)營和對外貿(mào)易17年，山東森榮從無到有，在產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵領(lǐng)域“補(bǔ)短板、填空白”，擁有35項(xiàng)專利和15項(xiàng)發(fā)明，通過自主研發(fā)實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代;從有到優(yōu)，挺進(jìn)3C電子產(chǎn)品、新能源等萬億級市場領(lǐng)域，成為行業(yè)頭部企業(yè)的核心供應(yīng)商，年收入突破2億元，2023年預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)3億元。創(chuàng)新是企業(yè)的生命力，堅(jiān)持以新技術(shù)研發(fā)帶動產(chǎn)品創(chuàng)新，這離不開國家稅費(fèi)政策的大力支持，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2022年，公司享受研發(fā)費(fèi)用加計(jì)扣除總額達(dá)536萬元、享受國家需要重點(diǎn)扶持的高新技術(shù)企業(yè)減按15%的稅率征收企業(yè)所得稅政策減免22萬元;2022年以來，享受增值稅(抵)退稅46萬元，出口留(抵)退稅431萬元，其中出口退稅130萬元。

持續(xù)深耕搶抓行業(yè)浪潮

在山東森榮的隔壁，占地110畝的新工廠正在平整土地，不久后嶄新的廠房和研發(fā)中心將拔地而起。

“這里未來主要用于‘PTFE電子專用材料制造項(xiàng)目’的研發(fā)與生產(chǎn)。”榮欽功所說的PTFE電子專用材料，是以PTFE改性膜為核心材料的PTFE高頻覆銅板。

隨著5G和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展進(jìn)程不斷加快，高頻覆銅板的需求快速增長。但由于工藝復(fù)雜、材料及加工認(rèn)證周期長、下游需求多樣要求專有配方等特點(diǎn)，行業(yè)門檻高，市場由美日廠商主導(dǎo)且占有率超90%，壟斷程度較高。

企業(yè)要在某個行業(yè)持續(xù)性深耕，才能做到“專業(yè)”和“精細(xì)管理”，其次要適時(shí)抓住行業(yè)最新浪潮并擁有足夠創(chuàng)新精神，才能實(shí)現(xiàn)自己的“特色”和“創(chuàng)新”。顯然山東森榮做到了。去年年底，山東森榮持續(xù)深耕PTFE膜領(lǐng)域，耗時(shí)六個月成功研發(fā)PTFE高頻覆銅板，實(shí)現(xiàn)信號傳輸快、穩(wěn)定、精準(zhǔn)、接近零延時(shí)，可廣泛應(yīng)用于5G通信交換系統(tǒng)、云計(jì)算儲存系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)射頻系統(tǒng)、新能源、綠色物流等各大領(lǐng)域。

“項(xiàng)目投產(chǎn)后產(chǎn)品一經(jīng)上市，將率先打破美日壟斷，實(shí)現(xiàn)國內(nèi)高端高頻覆銅板材料的國產(chǎn)替代，為中國通信行業(yè)的高頻化提供堅(jiān)強(qiáng)的材料支撐。”榮欽功說，項(xiàng)目建成后年生產(chǎn)規(guī)模可達(dá)每年30萬張PTFE高頻覆銅板，160萬張?zhí)細(xì)漕惛哳l高速覆銅板，預(yù)計(jì)年銷售收入將突破22.7億元，利稅突破3.5億元。

站在山東森榮廠區(qū)里，車間的機(jī)器轟隆轟隆地運(yùn)作，工人們專心致志地調(diào)試零件，研發(fā)團(tuán)隊(duì)身穿防護(hù)服不斷在設(shè)備上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。他們都是為了共同一個目標(biāo)，就寫在廠房上面——“一絲不茍，絲絲精品”。

“我們一直把‘專精特新’4個字鐫刻到企業(yè)文化里，以爭創(chuàng)世界第二個戈?duì)枮閵^斗目標(biāo)，打造國際一流的膜材料研發(fā)生產(chǎn)基地。”榮欽功說。

原標(biāo)題：厚度僅有頭發(fā)絲的1/10，抗壓強(qiáng)度卻能達(dá)到100兆帕，質(zhì)子交換膜牛在哪?

作者：新黃河記者：譚登方

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