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引言:突破量产瓶颈,填补国内空白
在全球科技竞争日益激烈的背景下,纳米技术作为关键的基础材料技术之一,已成为各国科技竞争的焦点。我国在新材料领域尤其是纳米技术方面,长期处于空白领域,国际上静电纺纳米纤维领域也一直受制于幅宽及针数限制,难以实现产业化。表面能量(青岛)科技集团有限公司(以下简称“表面能量集团”)通过多年的技术积累和创新,成功攻克了静电纺丝纳米纤维宏量生产的难题,实现了从实验室到大规模生产的跨越,填补了国内空白,为我国新材料产业的自主可控发展提供了坚实支撑。
一、企业概况
表面能量集团成立于2003年,专注于高新材料的技术研究、生产和创新应用,拥有研发技术团队20人,占总人数15%,均是硕士研究生和博士研究生学历。在技术创新和知识产权方面成果丰硕,参与起草了48项国家、行业、团体和企业标准;拥有25项授权专利,特别是在纳米纤维产品设备领域,拥有12项相关专利,展现了在技术创新和行业引领方面的强大实力。被评为国家高新技术企业,科技型中小企业,专精特新中小企业,获得青岛市纳米纤维技术创新应用实验室;获得中俄工业创新大赛全国一等奖、区长杯创新创业大赛一等奖、“省长杯”工业设计大赛铜奖;连续多年被评为标准化工作先进单位,是中国基础标委会、针织及运动标委会委员单位、战略合作单位。
于2024年投资建成国内首家、规模最大宏量生产的纳米纤维工厂,项目占地近5000平方米,产能可达千万米级。
二、技术突破
纳米纤维以其超高比表面积和可定制的高孔隙结构,在服装、医疗、过滤、储能、新能源等多个领域展现出颠覆性应用潜力,是“四个面向”国家战略引领下的前沿材料之一。表面能量集团在其量产领域实现了多项技术突破,完全自主研发生产设备和核心工艺,打破了国外技术垄断,实现了万针级纺丝的连续化、稳定化生产,并于2025年6月通过科技成果鉴定,产能和质量均得到了权威认证。
三、产品应用
纳米纤维的宏量生产对于服用领域是一个重大突破。目前,冲锋衣等防护类服装使用的膜大多为PTFE或TPU膜,防护性好但透气性差,穿着闷热不舒适。表面能量集团的Surforce®纳米膜解决了这一难题:
纳米膜由无数根纳米纤维交错堆叠而成,孔隙率达90%以上,孔径仅2-10um,相当于小雨滴的千分之一,却比水分子和空气分子大上万倍,因此既可以防水,又可以实现透气透湿;
纳米纤维纵横交错的结构形成了“防风林”,层层削弱风力,防风等级可达行标Ⅲ级;
纳米膜使用有弹性的PU(聚氨酯)材料,赋予了膜高回弹的特性,可以复合在弹性面料上。
防风、透气、有弹,这三大特点大大拓宽了纳米膜的适用品类,使其可以应用于针织外套、休闲裤、打底T恤、摇粒绒等,实现从专业户外到都市生活的全场景覆盖。这将给服装领域带来产品迭代的新机会,使众多企业可以跳出“同质化竞争”的泥潭,发现新的市场机会。目前已经与众多服装品牌达成合作,获得持续返单。
以静电纺丝技术为核心,纳米膜具备极高的可定制性,除了服装用的PU材料,还可以使用很多其他原材料,如 PAN(聚丙烯腈)、CS(壳聚糖)等,配合不同的纺丝条件可设计出具有不同功能的纳米膜,针对性应用于不同场景和应用领域。如用在高端过滤领域,纳米纤维过滤材料具有直径小、孔隙率高和堆积密度可控等特点,可有效提升过滤效率并降低过滤阻力,发动机的空气滤芯使用纳米纤维材料后,可将其使用寿命延长5至10倍。有千万米级的产能做后盾,纳米膜的应用边界将持续拓宽,为众多新兴领域打开全新可能性。
四、未来展望
基础材料的每一次技术突破都将深刻影响下游产业的创新格局,进而左右国家间的科技竞争态势。因此,表面能量集团将持续推动生产技术的突破,进行新产品的开发,不仅要为更多领域带来全新的解决方案,更为推动中国新材料产业发展升级贡献力量。