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        ?專精特新看中國 |厚度僅有頭發絲的1/10,抗壓強度卻能達到100兆帕,質子交換膜牛在哪

        2023-09-21 23:19 來源:青島新聞網
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        青島新聞網9月21日訊(記者 王瑤 拍攝報道)近日,來自山東桓臺的榮欽功風塵仆仆趕往上海,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域的最新研發成果,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頭部企業的需求,希望生產出應用在氫燃料電池質子交換膜的支撐材料。該材料在全球只有日本日東企業能生產,質子交換膜作為氫燃料電池的“芯片”,對方一直積極尋求國產替代方案。

        “運用自主研發工藝成功解決難題,各項指標強于日本東工一倍之多?!睒s欽功很興奮,這款高強膜厚度僅10微米,相當于頭發絲的十分之一,抗壓強度能達100兆帕,孔隙率80%?!叭玟摻铊F骨般將質子交換膜支撐在氫燃料電池上?!?/p>

        這款高強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”,為現代科技、軍工和民用領域解決多項關鍵技術。這款應用廣泛且不可或缺的材料,讓榮欽功鉆研了17年。

        穩扎穩打 打破國外壟斷

        兩間不足40平米的簡陋小屋,三臺聚四氟乙烯加工設備,是榮欽功創立的第一個生產車間,這里曾吸引來60多家外國企業的關注,上百噸聚四氟乙烯管棒走出國門遠銷海外。

        2006年,38歲的榮欽功還是一名汽車維修工,他發現聚四氟乙烯行業前景廣闊,技術門檻低,便決定辭職創業?!懊^過河,邊干邊琢磨?!蹦菐啄?,榮欽功帶領六名工人成宿地泡在廠里,穿梭于生產設備之間。在這段經歷中,他們賺得第一桶金,也看清了國內聚四氟乙烯行業的瓶頸與短板。

        生產之初,聚四氟乙烯擠出機頻繁發生停機故障,無法產出一條完整的管。工人們檢查維修發現,由于溫度過高導致管卡在中間無法擠出。大伙在車間熬了四十個日夜,終于研究設計出一款散熱風箱,安裝后第一筆訂單順利生產。至此,訂單需求從四面八方涌來,2011年聚四氟乙烯板、棒、管生產年規模近800噸,年銷售額7000多萬元。

        為尋求高科技、高附加值、綠色環保的產品,榮欽功又將目光投向聚四氟乙烯纖維領域。彼時,我國成功研發氯堿離子膜,結束氯堿工業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”的關鍵材料,關乎國家經濟安全和未來能源利用,國內需要一款能讓氯堿離子膜工作穩定、使用壽命長的核心材料——PTFE長絲纖維,但參數要求很高,線密度35D,同時保持高強韌度。

        “我們當時認為幾乎做不到?!睒s欽功坦言,“正如一根頭發絲的三分之一,做到這個細度還要保證高強韌度,尤其我們當時還不具備生產聚四氟乙烯纖維的能力?!钡绻麌鴥葲]有企業做到,只能依賴進口,再次面臨國外壟斷。

        榮欽功帶領團隊成立技術攻關小組,歷時八年,對機械設備技術工藝改進六次,“第一時間拿到設備數據后,我連夜把所有數據參數記在腦子里背誦下來,第二天召集所有人開會,把內容向大家科普一遍?!睘榱私鉀Q一個技術問題,榮欽功和同事連續24小時開車到達軸承廠家咨詢,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。

        憑著這股不服輸的精神,榮欽功和他的團隊終于研制成功且各項指標均達到國際標準,完全實現國產替代,成為國內唯一一家配套氯堿離子膜的PTFE超細長絲加工企業。目前訂單金額3000多萬元,年產能20噸。

        “獨門絕技” 領航細分賽道

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

        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。

        新冠肺炎疫情發生后,全球對口罩的需求激增,號稱口罩“心臟”的熔噴布一直處于緊缺狀態,價格從最開始每噸不到2萬元漲到每噸40萬元。榮欽功帶領技術團隊用三天三夜,研發成功代替PP熔噴布且可重復使用的PTFE納米口罩膜材料,為疫情防控和口罩生產企業“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產品高20%以上?!睒s欽功說,PTFE納米口罩膜的厚度僅為頭發絲的百分之一,可連續使用30天幾乎無指標降低,過濾效率達99%。

        科技創新是解決需求的“黃金鑰匙”。榮欽功發現,當下智能化產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。IP68膜作為防水透氣透聲膜,廣泛應用在智能手機、智能穿戴、手持終端、藍牙耳麥、音箱等需要防水的電子產品,30米水深以下使用的IP68膜可通過常規加工方式實現,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定性要求也極高,靠常規加工方式無法實現,成為“卡脖子”的技術難題。

        沒有人才,寸步難行,這是榮欽功在尋求科技創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團隊的合力攻關下,成功研發出國內最高級別 IP68膜,“50米水深以下,在防水的同時,幾乎沒有聲損?!币痪鞩P68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品核心材料長期依賴國外的局面,也將使中國電子產業在國際市場中大大提高競爭力。

        為實現“彎道超車”,2022年山東森榮首創 3D打印PTFE膜技術,保證膜的厚度、強度的同時,顛覆美國戈爾自上世紀70年代以來,采用物理雙向機械拉伸無法實現均勻的方式?!澳壳罢秊閲鴥葞准译娮又圃炱髽I批量生產穩定供貨,下一步即將邁入技術迭代創新階段?!?/p>

        專注 PTFE膜科研、生產、經營和對外貿易17年,山東森榮從無到有,在產業鏈關鍵領域“補短板、填空白”,擁有35項專利和15項發明,通過自主研發實現進口替代;從有到優,挺進3C電子產品、新能源等萬億級市場領域,成為行業頭部企業的核心供應商,年收入突破2億元,2023年預計實現3億元。創新是企業的生命力,堅持以新技術研發帶動產品創新,這離不開國家稅費政策的大力支持,據統計,2022年,公司享受研發費用加計扣除總額達536萬元、享受國家需要重點扶持的高新技術企業減按15%的稅率征收企業所得稅政策減免22萬元;2022年以來,享受增值稅(抵)退稅46萬,出口留(抵)退稅431萬,其中出口退稅130萬。

        持續深耕 搶抓行業浪潮

        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目’的研發與生產?!睒s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和工業互聯網發展進程不斷加快,高頻覆銅板的需求快速增長。但由于工藝復雜、材料及加工認證周期長、下游需求多樣要求專有配方等特點,行業門檻高,市場由美日廠商主導且占有率超90%,壟斷程度較高。

        企業要在某個行業持續性深耕,才能做到“專業”和“精細管理”,其次要在適時抓住行業最新浪潮并擁有足夠創新精神,才能實現自己的“特色”和“創新”。顯然山東森榮做到了。去年年底,山東森榮持續深耕 PTFE膜領域,耗時六個月成功研發 PTFE高頻覆銅板,實現信號傳輸快、穩定、精準、接近零延時,可廣泛應用于5G通信交換系統、云計算儲存系統、物聯網射頻系統、新能源、綠色物流等各大領域。

        “項目投產后產品一經上市,將率先打破美日壟斷,實現國內高端高頻覆銅板材料的國產替代,為中國通信行業的高頻化提供堅強的材料支撐?!睒s欽功說,項目建成后年生產規??蛇_每年30萬張PTFE高頻覆銅板,160萬張碳氫類高頻高速覆銅板,預計年銷售收入將突破22.7億元,利稅突破3.5億。

        站在山東森榮廠區里,車間的機器轟隆轟隆地運作,工人們專心致志地調試零件,研發團隊身穿防護服不斷在設備上進行實驗。他們都是共同為了一個目標,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個字鐫刻到企業文化里,以爭創世界第二個戈爾為奮斗目標,打造國際一流的膜材料研發生產基地?!睒s欽功說。

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