下一代碳纤维“无人区”出现深圳人身影 烯湾科技全球率先实现碳纳米管纤维产业化

第三届国际复合材料展上，工作人员向中国工程院院士杜善义（左）介绍烯湾科技碳纳米管材料。（受访者供图）

■ 深圳特区报记者 周雨萌

2015年夏天，在美国特拉华大学做研究员的邓飞打通了远在深圳的高中同学、深圳领耀东方科技股份有限公司CEO章胜华的电话。“第一根可量产的碳纳米管纤维做出来了，我要回国。”这一天距离邓飞第一次在实验室研究碳纳米管纤维刚好满三年。

四个月后，邓飞辞去了特拉华大学的职务，回到深圳与同样辞职的章胜华携手筹办企业。2016年6月，烯湾科技诞生。由此，深圳有了全球第一家量产和销售“下一代碳纤维”材料的企业。

踏入碳纤维研究领域的“无人区”

碳纤维具有质量轻、强度高、弹性模量高的特点，被广泛用于制造航空器机体及军事等领域，被誉为21世纪的“黑色黄金”。在这一领域，日本深耕了100多年，中国只做了30年。

“我国在碳纤维领域一直难有大的突破，不匀率高、毛丝多，力学性能也上不去，无法制备航空航天结构材料。”已故中国材料科学之父师昌绪曾这样说。

“碳纤维有点像玻璃，慢慢拉可以抗压；但如果撞击，容易碎。”邓飞说，全球同行一直在寻求解决方案。

邓飞研究的碳纳米管纤维复合材料，既具备碳纤维的高强度等特性，又解决了“脆”的问题，被产业界和学术界公认为“下一代的碳纤维”。

2003年，在日本东京大学读研的邓飞梦想着在碳材料领域学有所成、报效祖国。“但日本不允许中国籍学生从事碳纤维专业学习，在导师的指引下，便进入了碳纤维的下一代研究领域——碳纳米管材料专业。这是碳纤维研究领域的‘无人区’，连导师也没涉足过。“就这样，邓飞成了当年东京大学唯一从事碳纳米管材料专业研究的学生。

潜心研制出第一根碳纳米管纤维

邓飞面对的是一个全新空白的研究领域。“没有老师帮忙，没有文献参考。”邓飞告诉记者，博士期间，他深入碳纳米管材料的研究，把自己关在实验室三个月，没日没夜地查阅资料，终于找到了攻关的突破口。

“他们不让我做碳纤维材料，那我去研究一个性能高于碳纤维的材料，再把它量产出来。“邓飞自研了一台原位观察纳米管材料的检测平台装置，能在显微镜下观测到动态中的纳米结构。通过这套装备和反复实验，他发现，原来碳纳米管材料的断裂与碳纳米管之间的力传递效力有关。

源头找到了，马上就开干。从2012年开始，邓飞在特拉华大学任职期间，白天做研究员，晚上回实验室进行碳纳米管材料研究。“每天都很困难，每天都在解决困难，每天都觉得这个实验可能永远不会成功。”邓飞感慨道。成果诞生前的三个月，邓飞感到研究进入某种良性模式。“就像盲人在摸索出口，慢慢摸到了门把手。”三年的坚持不懈，他终于研发出可量产的高性能碳纳米管纤维。邓飞也成为了该领域顶级专家。

根据已通过期刊公布的性能检测数据，与目前美国、日本、澳大利亚和韩国研究团队做的碳纳米管纤维相比，在两个最关键的指标强度和杨氏模量上，邓飞研发的指标数据都遥遥领先，性能达到甚至优于目前最先进的T800H、S碳纤维，断裂应变性能是其5倍。

全球率先实现碳纳米管纤维产业化

“成功后我第一件事就是给章胜华打电话，我要把技术在中国产业化落地。”邓飞说，碳纳米管纤维适用于一些对材料性能要求更高的高新技术领域，如航空航天、汽车、新能源电池正负极材料、船舶制造、风能发电等，其制备成本甚至不到碳纤维材料的10%。

“凡是碳纤维在力学性能上能够应用的场景，碳纳米管纤维都能实现，同时弥补其断裂应变性能的不足。”邓飞说，为了早日实现量产目标，2017年，邓飞组建了一支囊括美国、日本、中国三地科学家的技术团队。

烯湾科技的量产设备也是自主研发设计的。2017年，邓飞带领团队找遍全日本的厂商才把完整的设备做出来；2018年上半年，终于在深圳实现碳纳米管纤维原丝量产，逐渐建立了七条设备生产线。“目前，深圳已可实现5吨的年产量。”邓飞说。

由此，烯湾科技成为全球第一个实现碳纳米管力学性能产业化应用的团队，在目前全球不足20个团队中，烯湾科技的纤维力学性能最佳且可产业化。邓飞说，20年后人类将进入到碳材料时代。作为基础材料，碳材料的市场空间巨大，有着不可估量的市场规模。

“希望有一天，我们的碳纳米管纤维能成为国际标准。也许那时，行业内人士会骄傲地说，我要到深圳做碳纳米管纤维去了。”谈及未来，邓飞信心满满。

记者观察

材料科学是战略性新兴产业的基础科学，对我国实施创新驱动发展战略至关重要。

在与烯湾科技的两位创始人采访中，笔者仿佛看到了中国在碳基础材料领域后发制人的曙光。面对我国在碳纤维领域起步晚、底子薄、回报周期长等现状，他们另辟蹊径，踏入了被称为“下一代碳纤维”领域的无人区，并与欧美日站在了同一起跑线上。“下一代碳纤维”材料的王者，烯湾科技或许就是极具竞争力的候选者。