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蛰伏功能涂层产业化26年,他凭什么敢喊出3年实现产值30亿?

来源:新材料在线|

发表时间:2023-11-06

点击:3631


自2004年科学家成功从石墨中分离出石墨烯,涉及石墨烯的专利清单每年都在快速增长。作为目前已知最薄最轻,强度最高,韧性最好,导电导热性能好,透光率最高的材料,石墨烯被冠以“新材料之王”等称号。


2013年前后,随着我国多项支持石墨烯发展的政策的出台,尤其是在电池电极材料、半导体器件、涂料、光电、复合材料等领域,石墨烯的产业化日渐加速。


彼时,石墨烯的爆红,给了研究纳米陶瓷功能涂层近16年的薛国旺(后简称:薛总)一丝灵感。


“高温有氧工况下,石墨烯易氧化导致不稳定的现实问题需要解决。正好纳米陶瓷的稳定性好、耐热性强、硬度强,最重要的是纳米陶瓷可以通过表面界面处理包覆石墨烯做到绝缘,由此功能涂层的防腐性能明显提升。”手握纳米陶瓷相关硬核技术,薛总坚信能在高端行业大展身手,于是瞄准了应用于高温环境下适应于航空航天高端装备的高精密石墨烯复合纳米陶瓷功能涂层。



不过,航空航天等军品入局门槛高,需要的资质繁多,在这条重资产的赛道上,初创企业难以存活下去。为了生存,薛总带领创始团队转型,即结合石墨烯与纳米陶瓷的材料优势做功能涂层,并于2019年2月正式创立中微纳新材料科技(广州)有限公司(以下简称“中微纳”)。


如今,坚持以客户需求牵引为基石,为行业头部企业解决“是与否”的痛点问题,不断拓展石墨烯复合纳米陶瓷功能涂层的应用,中微纳成为了独具特色的“超薄绝缘、精密防腐、精密散热”功能涂层整体方案提供商。


值得一提的是,首创石墨烯纳米沉积系统,中微纳通过“材料、工艺、设备”三位一体,将材料性能发挥到极致,目前已是美的、隆基、惠普等多家头部企业的供应商并实现了稳定批量供货。


历时26年摸索出石墨烯复合纳米陶瓷功能涂层产业化之路,可谓“轻舟已过万重山”。但对于目标感极强的薛总而言,中微纳的商业化之路才刚刚起步,在他的心中还有更高的追求目标,即带领中微纳在3年内突破30亿年产值。


四位一体加持,首创纳米沉积系统


“中微纳不仅要做好材料,还要做好工艺;好材料不一定能做出好产品,因为材料使用过程的影响因素很多,容易导致材料用不好,不少客户又会将产品问题归因于材料不行,实际上可能是材料没用好。”薛总表示。


在他看来,要想在复杂表面结构件用上功能涂层,采用辊涂、喷涂等常规方式都具有太多不可控因素。参考PVD镀膜和者CVD镀膜工艺,打造出一套能够用好石墨烯复合纳米陶瓷功能涂层的工艺,或许是市场化的关键之一。


因此,中微纳决定自研纳米沉积系统。不过这套系统的诞生之路,也并非一帆风顺。


比如,中微纳团队发现,纳米沉积需要液相沉积和气相沉积配合,从量产的角度来看,要想把沉积效率提升,并且保证涂层的品质和功效,必须结合液相沉积和气相沉积。但由于石墨烯的材料特殊性,如何保证其沉积效果是难题之一。


“我们本来不是机械专业出身,实际上走了很多的弯路,前期大部分的费用都花在了自研设备方面,为了做好纳米沉积系统,同步自研材料、工艺、设备三个参数都在变,我们试了大概2年时间,才一步步依次确定材料、工艺、设备,最后才把这条路走通。”


经过不断的研发、试错和验证,中微纳自研的石墨烯复合纳米陶瓷沉积液,通过控制不同离子的电性能,即可实现材料的沉积厚度。比如石墨烯本身不带电,利用沉积液包覆石墨烯颗粒,通过系统的电磁力控制,形成定向排列,以达到目标沉积厚度。



除自研沉积液之外,中微纳团队还打造了自主研发和管控的石墨烯复合纳米陶瓷沉积工艺,以及自主研发设计生产的石墨烯复合纳米陶瓷沉积设备,自主设计的可实现无死角全覆盖的石墨烯复合纳米陶瓷涂层生产工装。


而通过不断的技术积累,中微纳首创集材料、工艺、设备、工装“四位一体”的纳米沉积系统。这套通过液相纳米沉积结合气相纳米沉积再排列的整体技术解决方案,为其系列产品的高性能、全覆盖、高精度、超薄等优异性能提供稳定了可靠保障。


手握硬核产品,抢滩功能涂层市场


诚然,瞄准行业头部客户的痛点需求,中微纳在攻克技术难关的同时,也逐渐积累起企业核心实力。


而提及为何不自研石墨烯时,薛总介绍称,随着石墨烯的放量和价格下探,这类材料的可选范围必定非常广泛,中微纳的沉积设备可以对石墨烯颗粒进行筛选,达到设定要求的就进入沉积系统,达不到的就会被过滤掉,不需要担心石墨烯原料供应问题。


尽管具备材料、工艺、设备全自研能力,但中微纳并非所有材料都自研,而是有选择性地自研纳米陶瓷、沉积液等关键核心材料。这一决定背后,除了考虑到要建立起企业自身的核心优势,也为了推动石墨烯等产业链上下游实现闭环。


“如果我们什么都做,就会变得既不像科研机构,又不像一家企业,最终中微纳瞄准了功能涂层的精密防腐、精密导热、超薄电绝缘三大重要性能,逐步搭建起了自己的核心产品体系。”薛总表示。


在自研材料、工艺、设备、工装的加持下,中微纳借助纳米沉积系统,打造出了纳米沉积精密防腐涂层、纳米沉积超薄绝缘涂层等系列产品。


其中,应用于新能源电池、动力电池等领域的绝缘铜排、绝缘铝排、绝缘板、机壳等产品,纳米沉积石墨烯复合纳米陶瓷涂层可实现360度全封闭无死角,可达离子级结合,结合力强(8Mpa以上),厚度30微米均匀可控,正常为±3微米,最高可以实现±1微米,耐电压4800伏,阻燃效果好。



在防腐应用方面,尤其是应用于汽车、航空航天、化工、海洋装备、轨道交通等领域的精密紧固件,中微纳的纳米沉积精密防腐涂层优势明显。比如,涂层达到离子级致密,对导热防腐防静电等性能实现几何倍数提升;涂层结合强度最高可达 20MPa 以上的超强结合力。


值得一提的是,其纳米沉积精密防腐涂层可实现超薄重防腐,焊接部位也可以完好解决,防腐优异同时导热散热良好;涂层可实现全覆盖,无死角;可用于紧固件,耐氢脆,降摩擦系数(0.10—0.12)50%左右,且摩擦系数稳定,附着力和耐候性优良;涂层可绝缘可半导(防静电)。



另外,纳米沉积精密防腐涂层的适用底材广泛,可用于如钢材、铁材、铝合金、铜材、镁合金、钕铁硼、特殊合金等金属,石墨、碳纤维、碳化硅等碳材或碳化物,以及箔材(铜箔、铝箔等)、线材、网板类特殊器皿底材。



由此可见,手握适用性极强的纳米沉积涂层,针对蒸发器、冷凝器、散热器、板式换热板、列管换热器、翅片管等制冷制热换热设备部件,笔记本电脑壳体、手机壳体、监控壳体、无人机部件、航空航天部件,永磁电机、磁选设备,铁芯、转子、定子、变压器、电机,以及各类紧固件、带螺纹结构件,中微纳顺利抢滩功能涂层应用市场。


产值或在三年内攀升至30个亿


放眼整个功能涂层应用市场,中微纳的市场竞争优势亦尤为突出。


一方面,喷涂、滚涂、浸涂等传统表面处理工艺,存在瑕疵问题,中微纳利用纳米沉积系统打造的石墨烯复合纳米陶瓷涂层,具备“远看无暇,近看也无暇”的特点,且性价比优势明显。


另一方面,针对常规涂层难解决的材质防腐,尤其是化学和电化学活性很高,耐蚀性、耐磨性较差的镁合金防腐,以往可借助微弧氧化技术实现。但在实际应用中,微弧氧化处理的批次稳定性并不高,加上能耗高,成本也高。



“镁合金的中性盐雾要求是96小时,中微纳的纳米沉积涂层耐酸碱性和耐盐雾性优良稳定,最高可耐盐雾 960 小时以上,目前我们的方案已经应用在惠普的笔记本电脑,未来相关方案或许会在折叠手机上应用。”薛总表示。



另外,中微纳的纳米沉积精密防腐涂层,对于复杂器形工件可实现全覆盖零死角,尤其对于螺纹紧固件、冷凝器、散热器、热交换器、小管径管内涂装等难施工的工件有突出优势。


而其它国外复杂工艺达到或接近该纳米沉积系统性能要求的造价,是中微纳纳米沉积系统的多倍以上,这也意味着性价比高成为了这家企业的市场竞争优势之一。


目前,中微纳已有中微纳新能源科技(东莞)有限公司、中微纳新材料科技(东莞)有限公司两家全资子公司,并控股江西中微纳新材料有限公司。其中,江西中微纳新材料有限公司是中微纳的重要生产基地,三期厂房面积为35000平方米,投入运行的一期产线厂房面积5000平方米产能设计为年产值4亿元,全部投产后年产值可达30亿元。


而在产线全自动化运行的助力下,中微纳已经实现了稳定量产。尽管拥有独特的技术优势,但中微纳仍计划不断加码研发实力,保持自身技术、产品的行业领先地位。


“随着中微纳的产值不断提升,未来会确保将每年5%的产值作为研发投入,一是用于纳米沉积系统的迭代,二是储备部分配套基础材料,以备基础原材料市场出现波动时,可以随时调用。”提及未来的研发规划,薛总表示。


截至目前,中微纳共申报专利37项,其中16项是发明专利,21项为实用新型专利,并与北京石墨烯研究院、广东省科学院新材料所、华南理工大学模式识别与智能系统研究中心、中国矿业大学深圳研究院等多家研究院、高等院校达成产学研合作。


可以说,凭借过硬研发实力打造的系列纳米沉积涂层,中微纳已经走上了商业化正轨。目前这家企业的在手订单已经有2亿产值,薛总预计三年内年产值可以突破30亿,2027年左右或能快速突破100亿以上。


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