第三屆國際復合材料展上，工作人員向中國工程院院士杜善義（左）介紹烯灣科技碳納米管材料。（受訪者供圖）
■ 本文原載于2021年4月8日深圳特區報A03版 記者：周雨萌
2015年夏天，在美國特拉華大學做研究員的鄧飛打通了遠在深圳的高中同學、深圳領耀東方科技股份有限公司CEO章勝華的電話。“第一根可量產的碳納米管纖維做出來了，我要回國。”這一天距離鄧飛第一次在實驗室研究碳納米管纖維剛好滿三年。
四個月后，鄧飛辭去了特拉華大學的職務，回到深圳與同樣辭職的章勝華攜手籌辦企業。2016年6月，烯灣科技誕生。由此，深圳有了全球第一家量產和銷售“下一代碳纖維”材料的企業。
踏入下一代碳纖維研究領域的“無人區”
碳纖維具有質量輕、強度高、彈性模量高的特點，被廣泛用于制造航空器機體及軍事等領域，被譽為21世紀的“黑色黃金”。在這一領域，日本深耕了100多年，中國只做了30年。
“我國在碳纖維領域一直難有大的突破，不勻率高、毛絲多，力學性能也上不去，無法制備航空航天結構材料。”已故中國材料科學之父師昌緒曾這樣說。
“碳纖維有點像玻璃，慢慢拉可以抗壓；但如果撞擊，容易碎。”鄧飛說，全球同行一直在尋求解決方案。
鄧飛研究的碳納米管纖維復合材料，既具備碳纖維的高強度等特性，又解決了“脆”的問題，被產業界和學術界公認為“下一代的碳纖維”。
2003年，在日本東京大學讀研的鄧飛夢想著在碳材料領域學有所成、報效祖國。“但日本不允許中國籍學生從事碳纖維專業學習，在導師的指引下，便進入了碳纖維的下一代研究領域——碳納米管材料專業。這是碳纖維研究領域的‘無人區’，連導師也沒涉足過。“就這樣，鄧飛成了當年東京大學唯一從事碳納米管材料專業研究的學生。
原國際復合材料大會主席、東京大學教授武田展雄（左一），烯灣科技創始人、董事長鄧飛（左二）
潛心研制出可量產碳納米管纖維
鄧飛面對的是一個全新空白的研究領域。“沒有老師幫忙，沒有文獻參考。”鄧飛告訴記者，博士期間，他深入碳納米管材料的研究，把自己關在實驗室三個月，沒日沒夜地查閱資料，終于找到了攻關的突破口。
“他們不讓我做碳纖維材料，那我去研究一個性能高于碳纖維的材料，再把它量產出來。“鄧飛自研了一臺原位觀察納米管材料的檢測平臺裝置，能在顯微鏡下觀測到動態中的納米結構。通過這套裝備和反復實驗，他發現，原來碳納米管材料的斷裂與碳納米管之間的力傳遞效力有關。
源頭找到了，馬上就開干。從2012年開始，鄧飛在特拉華大學任職期間，白天做研究員，晚上回實驗室進行碳納米管材料研究。“每天都很困難，每天都在解決困難，每天都覺得這個實驗可能永遠不會成功。”鄧飛感慨道。成果誕生前的三個月，鄧飛感到研究進入某種良性模式。“就像盲人在摸索出口，慢慢摸到了門把手。”三年的堅持不懈，他終于研發出可量產的高性能碳納米管纖維。鄧飛也成為了該領域頂級專家。
根據已通過期刊公布的性能檢測數據，與目前美國、日本、澳大利亞和韓國研究團隊做的碳納米管纖維相比，在兩個最關鍵的指標強度和楊氏模量上，鄧飛研發的指標數據都遙遙領先，性能達到甚至優于目前最先進的T800H、S碳纖維，斷裂應變性能是其5倍。
鄧飛展示烯灣碳納米管纖維產品
全球率先實現碳納米管纖維產業化
“成功后我第一件事就是給章勝華打電話，我要把技術在中國產業化落地。”鄧飛說，碳納米管纖維適用于一些對材料性能要求更高的高新技術領域，如航空航天、汽車、新能源電池正負極材料、船舶制造、風能發電等，其制備成本甚至不到碳纖維材料的10%。
“凡是碳纖維在力學性能上能夠應用的場景，碳納米管纖維都能實現，同時彌補其斷裂應變性能的不足。”鄧飛說，為了早日實現量產目標，2017年，鄧飛組建了一支囊括美國、日本、中國三地科學家的技術團隊。
烯灣科技的量產設備也是自主研發設計的。2017年，鄧飛帶領團隊找遍全日本的廠商才把完整的設備做出來；2018年上半年，終于在深圳實現碳納米管纖維原絲量產，逐漸建立了七條設備生產線。“目前，深圳已可實現5噸的年產量。”鄧飛說。
由此，烯灣科技成為全球第一個實現碳納米管力學性能產業化應用的團隊，在目前全球不足20個團隊中，烯灣科技的纖維力學性能最佳且可產業化。鄧飛說，20年后人類將進入到碳材料時代。作為基礎材料，碳材料的市場空間巨大，有著不可估量的市場規模。
“希望有一天，我們的碳納米管纖維能成為國際標準。也許那時，行業內人士會驕傲地說，我要到深圳做碳納米管纖維去了。”談及未來，鄧飛信心滿滿。
記者觀察
材料科學是戰略性新興產業的基礎科學，對我國實施創新驅動發展戰略至關重要。
在與烯灣科技的兩位創始人采訪中，筆者仿佛看到了中國在碳基礎材料領域后發制人的曙光。面對我國在碳纖維領域起步晚、底子薄、回報周期長等現狀，他們另辟蹊徑，踏入了被稱為“下一代碳纖維”領域的無人區，并與歐美日站在了同一起跑線上。“下一代碳纖維”材料的王者，烯灣科技或許就是極具競爭力的候選者。（完）
