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江苏省“最BEAT365官方网站美科技工作者”丨费传军:用膜材料守卫蓝天

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  工业粉尘造成的大气污染早已成为我国雾霾形成的最大“元凶”,在很长一段时间里,用于治理工业粉尘的高端覆膜过滤材料制备技术被美国几家公司垄断,我国工业袋式除尘用高端滤料只能依靠进口。南京玻璃纤维研究设计院有限公司膜材料公司副总经理费传军带领团队历经10年时间,攻克了相关技术开发出系列的覆膜滤料,其中开发的非织造覆膜滤料获得国家专利金奖。

  “此次获奖是对南京玻纤院过滤材料技术的肯定,对我们团队来说也是很大的鼓舞。对我个人来说,将会以此次获奖为开始,带领团队继续加大新技术的开发,争取在过滤材料及膜材料上再立新功,让我们国家在过滤材料领域始终处理依靠地位。”扎根膜领域十多年的费传军希望用中国自主创新技术治理空气污染,还世界一个蔚蓝的天空。

  “我们做的过滤材料主要是覆膜过滤材料,实际上就在原来的过滤材料上面加一层膜,可以获得非常高的过滤效率,比如说PM2.5现在对我们来说是小菜一碟,我们对粉尘颗粒物的过滤效率可以达到6个9,也就是99.9999%”费传军自豪地说。然而,产品研发从来就不是一蹴而就。

  2008年,雾霾问题严重,大气污染和雾霾治理成为急需解决的问题。当时美国的公司把覆膜滤料推向了中国,国内苦于雾霾的困扰,但因没有自主研发的产品,只能依赖进口。费传军表示,其实早在20世纪60年代,南京玻璃纤维研究设计院有限公司便开始了过滤材料研发和系列化产品的开拓。

  费传军介绍,过滤材料是南玻院自建院之初就开始研发的材料,在水泥、电力、钢铁等领域均有应用,具有很好的市场基础。2000年,南玻院开始对高端覆膜过滤材料展开研究,但由于各种原因,直到2008年研究也未取得突破性进展。“我们院在玻纤滤料上已先后推出三代过滤产品,但没有膜的技术,膜的技术一直被国外封锁,要开发好的过滤材料,就必须攻克膜技术。作为国家队,绝不能被国外技术卡住脖子,我们下定决心要做出自己的覆膜滤料。”

  高端覆膜过滤材料技术的核心是膨化聚四氟乙烯(ePTFE)膜的开发。产品质量差、成品率低、产量低是ePTFE膜遇到的问题。2009年初,为加速技术攻关,南玻院领导决定采用“赛马机制”成立两个研发组,并聘请业内专家,专门针对ePTFE膜进行攻关。

  费传军是其中一个ePTFE膜研发组组长。“前辈们用8年时间探索,积累了大量数据。但在此基础上,还要解决ePTFE膜稳定制备、ePTFE膜与基材界面有效结合以及面对不同行业工况仍需要保持稳定性等难题。”对费传军团队而言,研究ePTFE膜并非完全从“零”开始。

  一次,在和一线工人交流时,他得知工人有次误操作将原有的低温低速改为高温高速,膜的性能质量竟然提升了。“我一听他这个说法,就问‘那你把速度提高一点不行吗’,他说‘不行,你们规定好了多少就多少’,这也是对的,工序要按照规定来,但这也给了我一个启发BEAT365官方网站,对于一般的高分子膜制备,温度高有利于膜的拉伸。都是高分子膜,我们能否借鉴一下呢?”带着这个猜想,费传军通过查阅国内外资料,向专家请教,不断掌握制膜的理论知识,同时深入车间,了解一手资料,最后推翻了整个原方案,开始高温高速制膜,经过一次次试验,终于开发出可以满足市场需求的ePTFE膜。

  “其实,当时很多专业问题我都搞不懂,那不懂就学嘛。”费传军认为,作为一个研发人员,一定要坚持学习,要根据工作的发展需要不断学习。不仅要向自己的前辈学习,还要向一线的工人学习,因为一些的工人对实践方面有发言权。

  令人意外的是,如今负责公司技术研发的费传军,其实大学的专业并不是技术研发,而是机械设计。刚进入南玻院时,费传军从事的是模具设计的工作,随着工作的深入,他开始研究工艺。“因为做装备和做模具设计,就必须懂得工艺。比如做模具设计要先设计复合材料,要知道复合材料加热后会膨胀多大才能设计尺寸,不同的材料膨胀系数还不一样,所以必须得懂工艺,工艺路线和装备是不可分的。”

  除了模具设计,费传军还负责过一段时间公司的计算机工作。“我们院刚开始做互联网的时候,需要调派人手,因为我在大学的时候就喜欢搞计算机,然后就调了我去做网络,那时候软硬件都是我们自己搭的,包括架网络、网线、服务器、路由器等全是自己搭建的。做的时间久了,也就比较精通。说句不客气的话,那时候计算机基本上没有能难倒我。”

  坚实的基础加上肯学、好学的品质,费传军在这个岗位上也做得很出色。公司领导也看见了费传军出色的适应性和可塑性,将他调至热塑性复合材料的研发团队。毫无意外,费传军成功做出了过滤针刺毡,很快又被调至制膜团队,被任命为ePTFE膜研发组组长。“那时候真不懂高分子技术,大学也没学过化学,为了攻克技术难关天天看《有机化学》《分析化学》,看得我头都大。”凭借着初高中时期打下的结实化学底子,加上对化学喜爱,费传军又开始了新的学习。

  “其实国外这方面的文献非常少,尤其是提到这种核心技术的文献,哪怕到现在都很难找到有用的,我们只能参考一些模式,然后不断地试验。”费传军介绍,制膜有很多道工序,他就带领团队一道一道地做实验、找规律,比如试验发现膨胀是有好处的,就再试验多大的角度对膨胀效果好。接着摸索纵向拉伸的倍率、温度、时间,然后再摸索横向拉伸的各个数据,大概用了半年摸索出了整个规律和工艺,研发自然而然就畅通了。“其实我们都是一边探索一边学习,可能也是运气比较好”费传军笑着说。

  从“门外汉”到如今的行家里手,费传军从未因为专业受限,相反,机械工程出身的他深知如何用设备去“成就”工艺,同事们也都称赞他很擅长将产品工程化。

  “很多试验都是交叉进行的,规律试出来以后还要调试设备,设备不适合我们就改造设备。”在费传军眼里好像所有的困难都是可以克服的,不懂就学,不对就改,敢于试错,敢于质疑,这就是研发必不可少的环节。

  “我们原本用的是进口装备,买来以后我发现装备是有问题的,外国公司对我们藏着掖着,我们就自己研究,结果发现进口的设备和我们的工艺无法匹配,甚至还有很多弊端,在实验室做也许可行,但是无法产业化。”基于此,费传军团队毅然决定摒弃进口设备,开始自己设计,最终推出了性能更加优异的装备。

  据介绍,当时的进口设备一次只能装一公斤的坯料,制备出不到100米的膜。而费传军团队设计的设备,一次可以装5公斤以上的坯料,在当时就已经能制备出五六百米的膜。经过不断地改良,设备一次可以装10公斤甚至更多,能制备出一两千米,实现了低成本的产业化。“我们没推出来这个产品之前,一条6米长的工业除尘滤袋国外卖4000多,我们推出后,现在只要500块。”

  ePTFE膜研发成功后,如何实现袋除尘产品生产的稳定性,还要从各个细节入手。膜透气的均匀性是模具设计的关键,拉力、温度场、风场、安装垂直度、装备零件等全都需要调节,不同阶段的数值也不一样,每一道工序都需要反复琢磨。通过大量试验,费传军带领团队找到了解决此难题的关键,解开了前辈们8年没解开的难题,成品率从最初的5%提升至50%,实现了质的飞跃。半年后,成品率又提高至90%。

  2009年以来,费传军深入开展了工业除尘过滤材料、水处理材料、电池隔膜材料的应用研究和产业化工作,成功开发出工业除尘用覆膜滤料、服装膜、水处理膜、口罩膜等系列产品,为国家的工业烟尘治理提供了技术支撑,推动了行业进步及环保事业的发展。经水泥、火电、钢铁等行业应用,排放浓度低于10mg/Nm³,实现趋零排放。主导开发的玻璃纤维覆膜滤料获“单项冠军产品”,实现了超低排放,产品在工程中得到广泛应用,国内市场占有率第一,并出口到美国、欧洲等国家和地区,具有国际市场竞争优势。

  十多年来,费传军始终正确把握时代发展的要求,从前瞻性、战略性的高度思考问题、把握方向。“技术在飞速发展,从工业化到信息化,一定要看到所从事领域今后的方向是什么?比如我现在从事的过滤材料,现在的过滤材料主要用于去除颗粒物。我国目前已是全世界环保标准最高的国家,而我们现在研发成功的过滤材料对粉尘的去除已可以实现趋零排放,但非常规污染物的治理,如VOC、重金属等还没有去除。如何在经济有效地去除常规及非常规污染物就是今后发展的方向,我们的过滤材料也要向具有功能性的过滤材料方向发展。”

  “作为一个技术人员,一定要看清方向是什么。”身为科研团队领头人,在研发方向上一定不能错,且要遵循科研规律,科学研究来不得半点马虎。“其实我们在研发过程中也走偏过,总结发现可能就是因为机理没搞懂,导致了方向的偏差。”费传军强调,研发工作要注重基础研究,无论做任何技术都必须了解其机理,要知其然知其所以然,做到有据可依,才能保证研发方向不会走偏。

  费传军表示,早在八、九年前,他就已经提出了功能性滤膜这个概念,受到了很多非议,被很多人不看好,但他坚信这个方向是对的,也一直在为之而努力,在做出一定成果后也获得了大家的认可。“研发中总归会遇到一些挫折,但科技工作者在做研发的时候一定要有信心,要坚持四个面向,要面对国家重大需求,不断攻克技术难题。新东西在一开始推出来的时候很难,但只是社会上的需求还没到这一步,时间会给你答案。”

  作为一名有多年工作经验的研发人员,费传军表示,他希望青年科技工作者加强学习,看清发展方向,树立信心,用百折不挠的精神,不断攻克技术难题。“我也给自己提一个小目标,希望能在退休前再开发出一两个新的产业化产品,为中国的技术发展添砖加瓦。”

  工业粉尘造成的大气污染早已成为我国雾霾形成的最大“元凶” ,在很长一段时间里,用于治理工业粉尘的高端覆膜过滤材料制备技术被美国几家公司垄断,我国工业袋式除尘用高端滤料只能依靠进口。南京玻璃纤维研究设计院有限公司膜材料公司副总经理费传军带领团队历经10年时间,攻克了相关技术开发出系列的覆膜滤料,其中开发的非织造覆膜滤料获得国家专利金奖。“我也给自己提一个小目标,希望能在退休前再开发出一两个新的产业化产品,为中国的技术发展添砖加瓦。