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納米制造,探索微觀世界的無限可能(經濟新方位·制造業新趨勢)

本報記者 劉佳華 竇 皓 李 蕊
2026年08月05日08:11 | 來源:人民網-《人民日報》
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  蔣山(后)和技術人員在觀察分子篩的微觀形態。
  本報記者 劉佳華攝

  萬向一二三的實驗室內景。
  萬向一二三供圖

  納米纖維膜產品示意圖。
  表面能量供圖

  習近平總書記強調,制造業高質量發展是我國經濟高質量發展的重中之重。

  衣服透氣不悶汗、個性化定制汽車交付快、人形機器人型號多,商品性能更好、生產效率更高、創新活力更足……近年來,這些生產生活中的變化,折射出納米制造、柔性制造、共享制造等新趨勢。本版今起推出“經濟新方位·制造業新趨勢”系列報道,通過各地的鮮活實踐,展現中國制造向高端化、智能化、綠色化發展的躍遷脈動。

  ——編  者  

  

  高效又環保

  工業催化有了納米孔徑分子篩

  在30萬倍的電子顯微鏡下,一小撮粉末呈現為規整的立方晶體,層層疊疊,好像組成一棟摩天大樓……在遼寧大連市普灣經濟區,中觸媒新材料股份有限公司實驗室內,公司總工程師蔣山和同事在顯示器前,觀察著最新生產的分子篩狀態。

  “隻需1克這種看似不起眼的粉末,其內表面積就相當於一個標准足球場,原料能在其中充分反應。”蔣山介紹,分子篩內部的納米孔道,就像一個精密的篩子,隻允許特定大小的分子通行﹔此外,它可調變的酸中心,可以在分子層面調控反應,實現極致高效的催化轉化。

  小小粉末,堪稱工業制造效率“倍增器”,石油化工、建筑汽車、醫藥制造、環保處理都離不開它。“一家客戶的企業換上分子篩催化劑后,一年多增收10億元。”蔣山說,先前用普通金屬氧化物等材料進行工業催化,反應慢、能耗高、副產物多,由此帶來裝置大、效率低、成本高等問題。以甲醇制烯烴為例,用上分子篩后,轉化率從70%躍升至99.5%以上,反應時長從幾小時壓縮至幾分鐘。

  小小粉末,也是工業制造向綠色轉型的生力軍,它重塑生產流程,縮短工藝路徑。比如,環氧丙烷生產用上分子篩,就無需使用高污染的氯醇法,噸產品能耗直降30%至50%﹔高濕、高溫、復雜組分廢氣也能得到處理,為制造企業大幅降低污染防治成本。

  此前,納米分子篩高端產品的重要結構、合成工藝、改性技術等長期被國外壟斷。國內企業拿不到成套工藝,進口價格高、供貨周期長。2008年起,中觸媒聯合中國科學院大連化學物理所、大連理工大學等科研力量,努力攻克了這一難題。

  “企業800余名員工中,研發人員超百名。”蔣山介紹,他們日復一日在微觀世界裡攻堅克難,先后研發生產了多款具有自主知識產權的產品。

  攻堅克難的道路上,中觸媒並非孤軍奮戰。大連目前有重點新材料企業80多家,涵蓋高品質鋼材料、先進有色金屬材料、化工新材料等多個領域,持續突破關鍵技術,多款新開發產品達到國內領先甚至國際先進水平。

  耐寒壽命長

  電芯用上納米磷酸鐵鋰

  浙江杭州市蕭山區萬向一二三股份公司生產車間內,一排排薄薄的電芯有序下線。經過檢測后,它們將遠渡重洋,嵌入多家國際知名車企的動力系統,成為數百萬輛汽車的“能量心臟”。

  “小身材”,大能量。大功率快速充放電,車輛啟停,能量回收……與常規產品不同的是,即使是零下35攝氏度,這款電芯依舊能喚醒發動機。這得益於萬向一二三研發的納米磷酸鐵鋰技術。

  低溫環境充電慢,這是電池行業曾面臨的難題。傳統磷酸鐵鋰材料受限於橄欖石型晶體結構,電子導電率低、鋰離子擴散速率慢,如同多台低速車擠在一條崎嶇狹窄的鄉間小路上,通過速度慢。特別是低溫環境下鋰離子活性驟降、速度慢,快充時極易“擁堵”,電池倍率性能與耐寒性能一度難以突破。

  把晶體變小,其間的道路也能變相擴寬,這是萬向一二三提出的解題答案:將磷酸鐵鋰顆粒尺寸從亞微米級調控至納米量級,類似於在材料內部為鋰離子修建多條寬闊的公路,加速其擴散,從而實質性改善電池的倍率性能、低溫表現和循環壽命。

  這條為鋰離子開辟的“路”,一修就是20多年。2000年初,萬向一二三的母公司布局動力電池賽道,隨后圍繞材料納米化開展系統性科研攻關,為油電混動車提供兼顧成本與效果的減排方案——無需對整車架構傷筋動骨,卻能實現20%以上的綜合節油率。

  2017年前后,萬向一二三憑借技術優勢獲得多家車企訂單,此后持續推進技術迭代。目前企業第三代納米磷酸鐵鋰材料實現30納米級粒徑控制,電芯在高倍率充放電條件下循環壽命可達1萬次以上,全生命周期內容量衰減大幅降低。產品應用范圍也從汽車領域向無人機、人形機器人領域擴展。

  如今,這一從企業實驗室走出的技術路徑,正被納入更宏大的產業版圖。2025年,浙江省新材料產業實現營收1.19萬億元,力爭到2030年邁入世界級新材料產業集群行列,助力制造業轉型升級。

  透氣不悶汗

  衣服附上納米纖維膜

  說起秋冬季日常穿搭,不少人遇到過這樣的穿衣難題:搖粒絨衛衣雖然柔軟透氣,但容易被寒風吹透﹔普通沖鋒衣防風防雨,不過容易悶出一身汗,像是裹了一層塑料布。

  能否將沖鋒衣上的防風防雨膜用在搖粒絨衛衣上?傳統的膜層沒有彈性,經不住搖粒絨等面料的拉伸。

  這一痛點現在有了破解之道。位於山東青島高新區的青島表面能量新材料科技有限公司生產車間內,一排排整齊的噴頭“吐”出比頭發絲還細上百倍的納米纖維。纖維交織、堆疊,形成高孔隙的三維網狀結構,最終織造出一層幾微米厚的白色膜材。

  “膜材彈性伸長率超200%,柔軟服帖、拉伸不變形,能復合在棉、滌綸、尼龍等面料上。”公司副總經理吳大偉說,“想讓搖粒絨更防風、休閑褲更防水、沖鋒衣不悶汗,都離不開這層膜材。”

  薄薄一層膜材,卻困擾紡織行業多年:靜電紡絲技術應用30多年來,始終難以實現工業化量產。上萬根噴頭同步工作,電場相互干擾,紡絲軌跡紊亂,纖維成形不穩定。

  “國內外沒有現成經驗,我們只能從零開始。”吳大偉回憶,團隊扎根車間4年,查閱數千篇前沿論文,僅溫濕度控制就完成上百次試驗,終於攻克“萬針干擾”難題,把幾克級的納米樣品做成千萬米級的量產產線。企業參與的納米纖維材料相關項目入選工業和信息化部2025年度重點產品。今年上半年,公司在納米纖維膜領域實現營收同比增長兩倍,全年銷售訂單額預計超千萬元。

  艱苦攻關有政策助力。山東大力推進關鍵技術攻關與規模化應用落地,制定輕工紡織產業科技創新行動計劃,並將“低成本納米纖維宏量制備技術”列入重點任務。青島高新區在項目建設、研發扶持、產業配套等方面提供支持,為企業打通從技術突破到市場轉化的全鏈條保障。

  “在看不見的細微處釋放巨大能量,這就是納米材料的魅力。”公司副總經理藍霞說,“我們將繼續深耕無機納米纖維、單向熱輻射材料、新能源等前沿方向,不斷擴大產能、拓展應用場景,讓科技進步紅利惠及廣大消費者。”

  本期統籌:張安宇

  《 人民日報 》( 2026年08月05日 02 版)

(責編:徐前、朱紅霞)

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2026年08月05日
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