專訪張宗波：含硅陶瓷前驅(qū)體在家電中的應(yīng)用

在11月2日召開的“2017年中國家用電器技術(shù)大會”上，我們迎來了一位特殊的演講嘉賓，他“跨界而來”，將“天上”的技術(shù)帶到“民間”，他就是中國科學(xué)院化學(xué)研究所的張宗波博士，而他為我們介紹了一種含硅新材料——陶瓷前驅(qū)體在家電中的應(yīng)用。

從“天上”到“民間”的陶瓷前驅(qū)體

普通陶瓷，都是由陶瓷粉燒制而成，而陶瓷前驅(qū)體則是由含硅材料通過聚合反應(yīng)而來，合成方式的改變造就了其性能結(jié)構(gòu)的大不同，這種材料具有高透明度、高抗腐蝕性、高硬度、高耐溫性，高致密性，以及表面物質(zhì)可控性，優(yōu)良的結(jié)構(gòu)性能讓這種新材料具備了廣泛的應(yīng)用空間，該類產(chǎn)品最經(jīng)典的應(yīng)用便是伴隨著航天器升空，作為航天設(shè)備應(yīng)對復(fù)雜空間環(huán)境的保護(hù)涂層，或者導(dǎo)彈武器的高溫防護(hù)涂層。

近年來，隨著國家“軍民融合”步伐的推進(jìn)，以陶瓷半導(dǎo)體為代表的一些列高精尖科技開始“解密”其神秘面紗，從軍用走向民用服務(wù)，“陶瓷前驅(qū)體技術(shù)現(xiàn)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于高鐵、汽車漆面、普通機(jī)車、光伏玻璃等產(chǎn)品上，未來還將延伸至家裝、衛(wèi)浴、廚電等產(chǎn)品上。在我們現(xiàn)有的合作單位中，已經(jīng)出現(xiàn)了一些廣為消費(fèi)者所認(rèn)知的廚衛(wèi)品牌 ，這也響應(yīng)了國家推動‘軍民融合’的號召!” 張宗波如是說。

張博士演講中提到幾個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)，可拿來略窺含硅新材料應(yīng)用之一斑。

其一，是防冰防凝露實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)對比了普通鋁板與具有陶瓷前驅(qū)體涂層的鋁板在水滴凍結(jié)成冰后的效果——普通鋁板上，冰滴牢牢粘附在表面，而擁有陶瓷涂層的鋁板上，冰滴如光滑的棋子一樣滑脫下去，耐高溫、耐低溫、易清潔是這種材料的一大特性;

其二、這種新材料還具有耐磨、抗氧化、低附著力、耐超高溫的特性，將陶瓷涂層覆蓋和無涂層覆蓋的金屬板經(jīng)過2小時(shí)的1000℃氧化后，覆有涂層的金屬板在顯微鏡下基本無變化，而未覆涂層的金屬板，已出現(xiàn)肉眼可見的斑斑銹蝕。

此外，含硅新材料還可應(yīng)用在家電產(chǎn)品精細(xì)圖案的構(gòu)建上，“一般的顏料，基本上都是化學(xué)生色，色彩的表現(xiàn)源于分子結(jié)構(gòu)對光的選擇性吸收，成色范圍窄，且分子結(jié)構(gòu)在常溫下比較活潑，容易被破壞，某物用久了褪色，就是這個(gè)道理;而陶瓷前驅(qū)體涂層，是一種光子晶體，它是物理生色，色彩表現(xiàn)源自人們對分子微結(jié)構(gòu)的干涉，可以伴隨著角度的變化形成虹彩效果，并且原材料選擇范圍廣，綠色環(huán)保，無毒無害，耐溫耐磨?！?/p>

張宗波言下的含硅新材料，小到鍋具外涂層，大到量子點(diǎn)電視的屏幕，小到油煙機(jī)的油槽，大到冰箱的面板，都可以應(yīng)用。

在演講的最后，張博士打起了自己的“小廣告”：“本研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)、合成系列含硅新材料，可穩(wěn)定批量制備;含硅新材料在竣工、民用領(lǐng)域均有廣闊應(yīng)用空間，尤其在家電方面具備巨大的應(yīng)用潛力;我們團(tuán)隊(duì)未來的研究方向包括，絕緣高導(dǎo)熱涂層，智能相應(yīng)材料、柔性傳感器、自修復(fù)防護(hù)材料?！彼Ｍㄟ^自己的演講，吸引更多企業(yè)關(guān)注到中國新材料的發(fā)展應(yīng)用。

產(chǎn)學(xué)研結(jié)合 解決技術(shù)轉(zhuǎn)化“最后一公里”問題

作為一名搞學(xué)術(shù)的“耿直Boy”，張宗波直言目前部分中國家電企業(yè)仍主要依靠規(guī)模取勝，在技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用上有待進(jìn)一步加強(qiáng)。

張宗波反思說：“國外為什么在研發(fā)和技術(shù)上優(yōu)于我們，很大程度上是企業(yè)在參與技術(shù)的研發(fā)中起關(guān)鍵作用，國外很多諾貝爾獎獲得者是從企業(yè)中走出來的。但現(xiàn)在中國的企業(yè)，不是立竿見影能變現(xiàn)的技術(shù)，就不愿研發(fā);研發(fā)投入在企業(yè)中的占比也少?；A(chǔ)研究，共性技術(shù)轉(zhuǎn)換到最終應(yīng)用，可能需要很長時(shí)間，企業(yè)可以平衡技術(shù)與應(yīng)用的結(jié)合點(diǎn)，但完全忽視基礎(chǔ)領(lǐng)域的建設(shè)，終有一天要受制于人?！?/p>

他呼吁社會和企業(yè)，“適當(dāng)?shù)叵蛑虚g地段靠攏，這是一個(gè)趨勢，是保障一國制造業(yè)具備核心競爭力的基礎(chǔ)。只有做出了自己的成果，才不會在別人給你設(shè)置一個(gè)門檻的時(shí)候，成為你企業(yè)進(jìn)步中邁步過去的‘坎兒’。”

張博士的話多有例證，譬如，中國彩電企業(yè)之困以及國家發(fā)展智能制造過程中的伺服電機(jī)之困。

近日，國內(nèi)彩電企業(yè)發(fā)布三季報(bào)，被稱作“史上最差財(cái)報(bào)”，這與原材料漲價(jià)、市場需求不旺、匯兌波動等因素密不可分，但大家不可忽視一個(gè)重要的隱性因素，即面板價(jià)格居高不下，彩電上下游產(chǎn)業(yè)鏈利潤，大部分為面板企業(yè)所攫取，而中國本土彩電品牌鮮少掌握面板前沿技術(shù)，擁有先進(jìn)面板技術(shù)的企業(yè)恰如扼住了下游制造企業(yè)利潤的脖子。

而在發(fā)力智能制造過程中，中國企業(yè)遭遇國外工業(yè)機(jī)器人“伺服電機(jī)”之困也屢次見諸報(bào)端，技術(shù)的缺乏，轉(zhuǎn)瞬便是擎肘之困。

張宗波言道：“家電企業(yè)談智能也好，談高端也好，材料科學(xué)是基礎(chǔ)，一款好的產(chǎn)品必須以材料作為載體，絕緣材料、半導(dǎo)體、芯片等都與新材料的進(jìn)步密不可分。”他提到一個(gè)例子，“我了解到，國內(nèi)不少熱水器企業(yè)的搪瓷內(nèi)膽，在制造過程中要經(jīng)過高溫高壓鍛造，非常耗能;而且搪瓷粉目前還被國外壟斷，需要進(jìn)口，成本核算下來不低。而化學(xué)所研究的含硅新材料，可以以聚合方式制成搪瓷，節(jié)能效果更好、防腐效果更好，以前應(yīng)用在航天技術(shù)中，現(xiàn)在完全可以降低一些性能(因?yàn)橄噍^于復(fù)雜的空間環(huán)境，地面環(huán)境較為簡單)，以更優(yōu)異的性價(jià)比提供給企業(yè)。材料不受制于人，是國家實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略強(qiáng)國目標(biāo)的重要一環(huán)。”

“談到家電智能化，大家目前將關(guān)注重點(diǎn)都放在軟件搭載上。殊不知，通過含硅材料，也可以助理家電智能實(shí)現(xiàn)。”張宗波語出驚人，“以冰箱為例，我們的新材料，可以感受食品溫濕度變化，體現(xiàn)出溫度的變形量，如果食品變質(zhì)，我們新材料的色彩會變化，靈敏度很高，也非常實(shí)用?？梢哉f，在某種程度上，企業(yè)與我們科研院所的交流是隔絕的?！?/p>

“家電協(xié)會的姜風(fēng)理事長提到，現(xiàn)在油煙機(jī)煙罩的清潔，是很多消費(fèi)者的痛點(diǎn)，企業(yè)的難點(diǎn)，如果油煙機(jī)產(chǎn)品涂上一層含硅新材料涂層，這一難題會迎刃而解，不僅易清潔、耐腐蝕、耐刮擦，而且會延長機(jī)器使用壽命?！?/p>

“我們的含硅新材料還能助力家電的美觀化，就是前面提到的色彩變化，透明度變化等。在外觀方面，工業(yè)設(shè)計(jì)是一方面，但是承載工藝的材料也不可忽視?！?/p>

習(xí)近平總書記在十九大報(bào)告中指出，創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動力，加強(qiáng)應(yīng)用基礎(chǔ)研究，拓展實(shí)施國家重大科技項(xiàng)目，突出關(guān)鍵共性技術(shù)、前沿引領(lǐng)技術(shù)、現(xiàn)代工程技術(shù)、顛覆性技術(shù)創(chuàng)新，為建設(shè)科技強(qiáng)國、質(zhì)量強(qiáng)國、航天強(qiáng)國、網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國、交通強(qiáng)國、數(shù)字中國、智慧社會提供了有力支撐。作為技術(shù)研究，共性技術(shù)的重要組成，新材料在家電中的應(yīng)用還是一個(gè)比較新的課題，但這個(gè)課題已經(jīng)徐徐展開，張宗波說，“我們最近為國內(nèi)一廚電品牌提供的新材料解決方案已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室走向應(yīng)用，屆時(shí)的成品會讓消費(fèi)者眼前一亮?！?/p>

備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。