潛心鉆研多年后,寧波云涂科技創始人錢旦迎來了成果轉化的“春天”。去年10月,公司獲得數千萬元的Pre-A輪融資。今年年初,新工廠搬到了寧波鄞州區姜山鎮的一棟四層小樓,訂單量絡繹不絕。
光看這棟被農田環繞,實在不起眼的小樓,你很難想象,里面的公司正與寧德時代、億緯鋰能、隆基綠能等業內巨頭緊密相連。
這一切都源于一項被視為“革命性突破”的新材料涂層技術——物理氣相沉積(PVD)干法制備功能性超細包覆粉體。
聽上去很晦澀,錢旦習慣拿榛子巧克力舉例:這項技術就像在榛子表面涂上巧克力,只不過,榛子是比發絲直徑小百倍的材料粉末,而巧克力是將材料電離后的原子。
別小看這層“巧克力”,它直接改變了材料的結構和性能,同時綜合成本可控,目前廣泛應用于光伏、半導體、新能源行業,背后是一個千億規模的市場。
五代科研人的傳承積淀
涂層技術聽起來“高大上”,實際上普遍存在于日常生活中,小到眼鏡框架、手機后蓋,大到生產車間里的模具,都跟涂層技術有密不可分的聯系。
用通俗的話說,涂層就像是為工具、模具、量具、刃具等金屬物品穿上“盔甲”,增強其使用壽命或者實際性能。
官網截圖
傳統的涂層工藝主要用到電鍍、化學鍍,但這些工藝會對環境產生危害,并且不能滿足特殊功能要求的高端應用。由此,PVD涂層技術應運而生。
你可以將PVD涂層技術想象成打臺球:在真空條件下,電離子轟擊靶材,使得靶材表面的原子能夠附著在基材表面。
說起來簡單,這項被視為“革命性突破”的新材料技術,長久以來被歐美國家壟斷,并且對中國實行嚴格的技術封鎖。包括錢旦在內,前后經歷了五代科研人的傳承積淀。
20世紀70年代,“開山鼻祖”周慧久院士率先建立了材料表面學科,并由何家文教授、徐可為教授、宋忠孝教授推動了PVD技術的發展、推進和應用。7年前,第五代科研人錢旦接過“交接棒”,將這項技術推廣到更廣泛的商業領域之中。
目前在工藝上,云涂科技做到了全國領先,在設備上,更是自研出了全球首臺百公斤級PVD包覆裝備,遠超美國的100克級,打破了跨國公司在涂層市場的長期壟斷。
“每一次量級的提升都耗費了非常多的研發精力。這一步一步我們沒有任何模仿對象,都是自主研發。所以我們在做的不是解決‘卡脖子’難題,而是要做別人做不到的、全球領先的技術。”錢旦說。
讓實驗室成果走出去、用起來
出生于1988年的錢旦,本科、碩士、博士均就讀于西安交通大學材料學院,博士畢業后留校任教。實驗室里鉆研涂層近10年,在Scientific Reports、APL等國際頂級期刊發表論文10余篇,獲發明專利20余項。2017年,錢旦和師兄弟4人回到家鄉寧波,創辦了云涂科技。
從科研轉型創業,錢旦歸因于自小受“寧波幫”精神的熏陶,這種創業激情深深根植于基因之中。他還提到了本科時期的一件小事:大二階段,課題組用的實驗設備突發故障,錢旦不知道怎么修,干脆把它全拆了,拆開才發現設備內部結構比想象中復雜,組不回去了。
這臺設備價值60萬元,賠不起,怎么辦?
“我想著要不自己搭一臺吧。找了供應商采買了設備配件,至于配件如何分布、模擬計算軟件,完全沒有‘圖紙’可以參考,我都是靠查資料和‘試’。最后花了3個月時間,成本6萬塊錢,復制了一臺,當時興奮極了,到現在,西安交大的學弟學妹們還在使用這臺設備。”回憶起這段經歷,錢旦難掩激動情緒。
這是錢旦第一次“自研”設備的嘗試,也是他創業精神的萌芽。
目前,PVD功能粉體廣泛應用于光伏、新能源等大型精密制造行業。云涂科技已經獲得國家級高新技術企業、科技型中小企業、省級人才項目等稱號,成為國內領先的涂層設備集成供應商。
“榛子巧克力”背后的千億市場
近幾年在政策扶持下,光伏產業飛速發展。在光伏電池中,銀漿是除了硅片之外成本第二的材料,以日本進口為主,由于銀價攀升,使得低銀耗的新技術加速導入,催生了一種“國產替代”新材料——銀包銅粉體。
這是一種將銅粉外包覆著一層銀的新型材料,特性上兼具銀優良的導電性和銅低廉的成本。
銀包銅粉體制備工藝有很多,PVD干法包覆工藝就是其中的代表。它能夠實現理論質量密度的極限值,也就是最低35%的銀含量,意味著成本更低。同時,成品PVD銀包銅粉體包覆更均勻,表現出了更高的導電性,且耐高溫。簡單來說就是性能更好,用量更少,成本更低。
如果將這一技術廣泛應用于動力電池領域,未來出行可能有更大的想象空間。
錢旦說,新能源車的續航里程關鍵在于動力電池的能量密度上,目前汽車底盤空間已達電池數量上限,這意味著在空間有限的情況下,只能提高電池的能量密度。如果將PVD技術應用于電池中,PVD碳包硅有望成為下一代硅碳負極材料,未來純電車續航里程可以輕松達到800-1000公里。
他透露,目前云涂科技已經拿到了行業頭部企業的訂單,預計今年公司整體營收將突破4000萬元。
對話“新青年”
國內既懂原理,又懂裝備、懂配方的,只有我們
九千光年:為什么PVD涂層技術被視為制造業原材料端的革命性突破?
錢旦:磁控濺射是PVD的一種,它是萬能的鍍膜工藝,在任何一個基材上或者任何一個被鍍材料上,都可以用磁控濺射技術來實現。
大學本科的時候,何家文老師提出了兩大磁控濺射技術領域的世界難題,一個是做干法粉末包覆,這個技術在當時是沒有的,如今我們攻克了。另一個是細管內如何做涂層,這個問題到現在還沒有被解決。
九千光年:國內從事這塊技術的還有哪些團隊?
錢旦:蘭州化物所、寧波材料所,包括哈工大、北航等幾個高校的PVD團隊更偏科研,但是既懂原理,又懂裝備、懂配方的,只有我們。
想為國內制造業做出一點改變
九千光年:為什么會從科研轉型創業?
錢旦:大二那年,我一個人去了臺州,2天時間里調研了10多家汽配工廠。讓我吃驚的是,國產汽車頂尖品牌部分供應商的應用水平與國際水平相比仍有不小差距。
拿汽車發動機缸體材料舉例,如果說我們在實驗室或文獻中了解到的技術已經到了四代乃至五代,那么國內實際的應用情況可能仍停留在二代的水平。
西安交大幾代人積累的技術,如果不用到生產實踐中,特別可惜。這段經歷讓我下定決心,要為國內制造業做出一點改變。
九千光年:云涂科技的前身成立于西安,為什么將公司搬遷至寧波?
錢旦:當時PVD技術的產業化應用處于剛剛開始的階段,對于新技術、新工藝的導入,浙江的民營企業更敏感。
九千光年:“寧波幫”的經商基因對你有哪些影響?
錢旦:我是寧波人,從小受“寧波幫”影響,創業是我骨子里想去做的事情。“寧波幫”經商基因可能使團隊更加敏銳地捕捉市場機會和趨勢。團隊成員可能具備較強的商業洞察力,能夠及時調整戰略,以適應市場變化并取得競爭優勢。創業過程中經常面臨挑戰和變化,云涂團隊有著寧波人堅韌不拔的精神和適應變化的能力,善于在逆境中找到最優解。
技術突破要立足于
對實際問題和需求的深度理解和剖析
九千光年:前幾代科研人員在科研之外,對你有什么幫助和啟示?
錢旦:前幾代科研人員在科研過程中積累了豐富的知識和經驗,建立了實驗方法或理論框架,為第五代的技術發展奠定了基礎,在解決問題和推動創新方面的經驗和思維方式,給我們這一代人帶來無窮啟發。前幾代科研老師的科學精神和嚴謹態度,如追求真理、勇于探索、嚴謹治學等,也支撐和引領著我們。
九千光年:這些年“國產替代”是很熱的話題,PVD涂層經過五代科研人的努力才攻破,你覺得對其他類似的領域有什么借鑒意義?
錢旦:PVD 涂層的攻破得益于多年的技術積累和不斷的創新,對于同樣高門檻與科技密度集成的其他領域,要實現原始技術創新和進口替代,也需要借鑒這種幾代技術研發傳承和合作的精神,培養穩定的科研團隊,共同追求技術突破。
同時,無論什么高新技術的突破都要立足于對實際問題和需求的深度理解和剖析,將研究重點與市場需求相結合,以提高技術的實用性和商業化潛力。技術突破還離不開跨學科合作的模式,整合不同領域的專業知識,促進創新和綜合性解決方案的產生。
文 | 王瀟瀟
海報 | 李前芳
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