雾化新材料“科研尖兵”：紫荆未来向上攀登向下扎根

  回望人类科技文明演变,小到电子科技类产品、智能家居,大到航空航天装备,每一项重大科研成果不能离开新材料的突破。如今,中国在全球角逐高端制造业桂冠之时,新材料领域成为众人瞩目的热点与风口。

  新材料创业是一场没有捷径可走的征途,从研究到应用,需要数十年如一日的持续投入与攻坚,这一场科技与时间的豪赌让众多跃跃欲试者望而生畏。

  之前,依然需要十足的心理上的准备。“互联网产业有野蛮生长的机会,但是我们新材料的基础科学没有捷径,只能一步步走。”他说道。

  作为曾在稀土新材料领域深耕多年的资深研究员,吴海明深知中国新材料产业高质量发展背后的艰辛与不易。他在今年出版的新书《征战,中国稀土Ⅱ》中犀利地提出,应用端的技术创造新兴事物的能力不足是制约中国稀土产业高水平发展的“切肤之痛”。

  怀揣着对新材料的热忱与前瞻性思考,吴海明跨界切入电子雾化行业,以气凝胶陶瓷为新材料技术方向,致力于以新材料撬动行业变革。如今,紫荆未来科技,作为新锐科学技术创新平台,凭借高端材料产业技术与人才资源,在新材料领域取得了关键技术的突破。技术迭代为企业注入了核心竞争力,推动科研成果正在走向更广泛的应用场景与行业。

  新材料赛道何以以创新驱动企业未来的发展?新材料创业的正心之道是什么?在这样一些问题的探究上,紫荆未来科技无疑是一个值得研读的样本。

  气凝胶被称为“固态烟雾”,是世界上已知密度最低的人造固体材料,绝佳的隔热性、保温性,使其在基础物理研究和产业化应用方面都展现出前所未有的前景。

  数年前,正在清华大学未来科技EMBA深造的吴海明敏锐地察觉到,性能如此优异的气凝胶材料,彼时却在新能源车电池的电芯之间作为防火隔热材料使用,很多应用场景尚未被开发。

  而在电子雾化领域,通过材料的变革,推动电子烟等消费类电子科技类产品迭代升级,一直是科研人员努力的一个方向。

  吴海明第一要注意到雾化技术在消费类电子赛道的广阔未来市场发展的潜力,据《2022年电子烟产业出口蓝皮书》报告数据显示,2022年全球电子烟市场规模将超过1080亿美元。

  电子烟主要由烟弹、烟杆、雾化器三部分构成,其中至关重要的结构是雾化器,其核心部件雾化芯承担了很重要的转化作用。雾化芯主要经历了从最早的玻纤芯到电阻丝棉芯直至陶瓷雾化芯的材料变迁,目前主流的加热雾化芯采用多孔陶瓷材质,但其存在孔径偏大、孔隙率偏低、导热快导致热能利用率低等问题,影响了雾化芯的性能和使用者真实的体验,也制约了加热雾化产品的发展和进步。

  资深“材料人”的直觉让吴海明意识到,下游需求的迭代,正在让雾化芯材料面临一个趋势性的替代。

  同时,随着雾化技术的迭代进步,雾化的应用边界也在不断拓宽。在不远的未来,雾化技术能赋能医疗、美容、军事到工农各业,推动更多行业的技术革新,这与吴海明以材料创新推动行业变革的初衷不谋而合。

  “我们相信,通过材料科学领域的专家和科研机构的努力,我们有能力突破和改进当前电子雾化器所使用的材料,实现降本增效,为行业发展注入科技动力。”吴海明说道。

  对这一趋势的判断让吴海明躬身入局新材料领域的创业。2021年,他依托清华大学未来科技EMBA社群科技资源,带头发起了紫荆未来科技,核心策略是沿着新材料技术开发及投资持续深耕。同时,公司发起了气凝胶陶瓷雾化芯片项目,致力于深入研究新材料前沿技术及雾化技术,将新材料新技术应用到各个雾化场景。

  当陶瓷和气凝胶结合,会呈现哪些全新特性?又如何“驯服”新材料,以颠覆现有产品,拓展应用领域?

  一场无声的科研攀登就此开始,起点在西安交大材料强度国家重点实验室,材料学院王红洁教授领衔陶瓷气凝胶研发团队,肩负起了新材料研发项目的重任。

  气凝胶陶瓷虽在轻质、化学稳定和超级隔热等方面具有非常明显优势,然而在实际应用中,其脆性和低强度是两大瓶颈。尤其是当它要作为雾化芯的基材之时,最突出的挑战在于:如何保证陶瓷在高气孔率条件下实现更高的强度?

  “每增加10%的孔隙率背后,都需要经过多次反复的温度和强度等指标的检测,从而不断调试配方和调整方案,这是个极其繁琐和耗时的过程。”回溯团队在研发过程中所经历的艰辛历程,吴海明感慨万分。

  当企业家与科学家相遇,在这场科技攻坚战中,他们相互支持,共同潜心钻研。持续不断的研发投入,以及充足的资金保障,终于让科研种子结出丰硕果实。

  今年,研发团队成功开发出全新的硅基陶瓷纤维气凝胶技术路线。这一创新技术不仅解决了气凝胶的脆性和“掉粉”问题,还明显提高其使用温度至1500℃,远超常规气凝胶的650℃上限。产品系列包括碳化硅、氮化硅及氧化硅纤维气凝胶。采用氮化硅纳米带气凝胶及其制备技术,让SiC陶瓷气凝胶雾化芯孔隙率突破80%,较现有水平提升30%,同时保证高孔隙率多孔陶瓷强度维持在较高水平。

  得益于独特的材料特性,这些气凝胶产品还可以制成毡、板状及各种复杂形状,进一步打开了新材料的想象空间,解锁更多可能的应用场景。

  吴海明将陶瓷气凝胶制备技术比作汽车的“底盘技术”。他解释道,只有“底盘”够稳固,才能在此基础上搭载设备、实现各种功能,也就是“车辆技术”的部分。

  电子烟的工作原理中,使用者吸气后,气流传感器感应到气流,激活雾化器将烟油雾化成蒸汽。雾化芯材料到雾化芯器件的制作的完整过程,涉及“气、雾、油、温、电”五大关键环节。由于不同厂家和用户的需求各异,因此就需要一套灵活的配置方法,就像“车辆技术”,需要满足个性化需求。

  经过多年来的实践摸索总结和跨行业的战略谋划能力,吴海明探索出一套科研成果产业转化的新范式以自主研发与外联合作开发相结合,开展产品的研发和技术攻关工作。

  “一个人的精力、力量、时间是有限的,一个企业也一样,我们应该探索科技力量的联合。”吴海明说道。

  紫荆未来科技针对智能雾化元器件的五大关键环节痛点,采取开放协同创新的策略,联合产业链上下游企业、机构协会、科研院等力量,搭建起资源共享和合作创新的平台,合力攻克技术难关。

  在气流技术领域,紫荆团队与清华大学材料学院、西安交通大学材料学院以及中科院力学研究所开展了深度合作,共同攻克气流控制难题。

  在烟油研发方面,紫荆团队与香料香精协会、香薰所、中国香精香料工业协会以及上海香薰技术中心建立了紧密的合作关系。

  此外,紫荆团队还与深圳清华大学研究院智能雾化工程技术中心在产品工作强度方面做了合作,以确定保证产品的耐用性和稳定性。

  除了外联合作之外,团队也始终强调对研发的投入,推进核心技术平台建设,将自主创造新兴事物的能力放在首位。

  目前,紫荆未来科技已构建“一重两院两所”的研发网络(一重:清华大学国家功能陶瓷重点实验室;两院:清华大学材料学院、西安交大材料学院;两所:中科院力学研究所、中科院工程热物理研究所),打造强大的研发实力。

  同时,依托“一中心一基地”的布局,团队构建了快速定制化响应能力,不断的提高客户个性化诉求的场景覆盖及交付效率。其中,“一中心”指的是深圳清华大学研究院智能雾化传感技术工程中心,承担技术迭代,材料开发、新品开发任务;而“一基地”则是深圳宝安区福永中试基地,聚焦雾化器件研发、小试、中试环节;在实验室确定技术路线后,团队会迅速在中试基地进行小量样品制作、测试和配对等工作,一旦完成适配,产品将会转移到待建中的东莞塘厦生产基地进行规模化生产。

  新材料技术突破是瞬间的结果,而这背后是长久的蓄力,在“没有一点掌声与鲜花”的漫长岁月,紫荆未来科技选择与时间为伍。

  “时间,就是最好的老师,科学技术进步肯定要花时间去追的,基础研究领域不存在什么弯道超车。”吴海明说道。

  紫荆未来科技在研发技术、平台建设等方面持续投入,不断帮助自身增强长期核心竞争力,让其顺势紧抓机遇,驶向应用市场蓝海。

  新材料在新能源汽车、轨道交通、航空航天、医疗器械等前沿科技领域发挥着关键作用。近年来,我国高新技术和产业加快速度进行发展,不断对新材料提出新要求,反向推动着相关企业的不停地改进革新和迭代。

  紫荆未来科技将“迭代”作为自己的使命,在与吴海明的访谈之中,“迭代”二字也频频被他提及。

  吴海明坚信,在迭代的过程之中,一代新材料会诞生一批伟大的企业。在探讨对于“伟大企业”的定义时,他分享道,伟大并不仅仅体现在市值和规模的扩张上,更在于企业在发展过程中能否实现长远的社会价值,能否紧跟时代的步伐,以及能否引领整个行业革新。

  “唯有解决经济社会持续健康发展、产业升级、国防建设等方面的需求,才能称之为伟大的企业。”吴海明表示。

  在这种宏大使命的引领之下,紫荆未来科技摒弃短视与投机,以长期价值主义思维,从国家战略与社会责任的高度进行业务布局和技术创新,并重构企业的组织与能力。

  体现在战略发展上,紫荆未来科技的业务布局深广兼具,一方面,公司在3.0技术路线(气凝胶+陶瓷)上持续深耕,为当前消费类电子科技类产品的雾化芯升级提供解决方案,保障自身造血的同时,公司不断突破产业边界,快速推进4.0(陶瓷+石墨+气凝胶)的技术路线布局,为医疗雾化行业、农用及家用雾化及密闭空间消杀供氧等面向未来的应用场景奠定坚实的基础。

  “在公司3至5年的发展规划中,我们设定了一个811营业目标。在起步阶段,我们期望80%的收入来自消费类电子科技类产品,10%来自医疗雾化领域,另外10%则来自大空间的雾化产品,如家居或密闭空间的空气环境管理。”吴海明表示。

  在推动团队发展方面,吴海明认为,小组成员之间应是一种共同进退、并肩作战的伙伴关系。为实现这一理念,紫荆未来科技搭建了员工长期持股平台,构建了科学技术人员和管理骨干与企业风险共担、利益共享的长效激励机制。以此敞开怀抱,欢迎真正热爱新材料、雾化技术的人才,共同为产业的繁荣与壮大做出贡献。

  随着研发和产业化取得突破性进展,各种资金和资源开始向企业倾斜,紫荆未来科技也正在面对更多的诱惑,难得的是,在融资层面,吴海明从始至终保持清醒。

  “我们坚定地追求成为上市公司的目标,从创立之初就注重规范经营和透明管理,未来亦然。我们的创始团队并不以股市融资为最大的目的,只想用优质技术和产品服务好所在的行业,推动行业发展。”吴海明表示。

  根据规划,公司将在满足1亿订单或2000万交付条件时进行第一轮融资。融资的估值范围预计在2-3亿之间,金额大约为2-3千万。这笔资金将大多数都用在建设标准化的生产线和展览空间,以推动公司的持续发展。

  在采访的尾声,吴海明便匆忙动身,赶赴下一个会议。这位创业多年、屡次跨界的企业家展现的,仍然是一个充满创业激情的赶路者形象。也许正是因为对于长期主义的坚守,使得吴海明和他带领的紫荆未来科技能够跨越行业的风口和周期,步伐匆忙,却十分坚定。

  材料强则制造强,制造强则国力盛。不可否认,新材料初创企业真正成长为筋骨强壮的巨人之前,他们还要经历太多的考验。但令人欣慰的是,无数勇敢的先行者与探路者已经踏上征程,为中国新材料产业在世界舞台上挺起脊梁蹚出一条条可能的路。

  中国电子商会电子烟专业委员会与两个至上联合出品:《2022年电子烟产业出口蓝皮书》

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