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【广东教育】王晗:用新技术力解口罩燃眉之急

字体: 2020年11月26日 浏览量:来源:《广东教育》2020年第7期 作者:韦英哲 编辑:朱小翠

 

“养兵千日,用兵一时,厚积薄发,降维打击。团队科研力量在高新前沿产品的技术理论和技术基础上进行了多年研发,虽然此次疫情需求产品、技术与平时研发内容稍有不同,但是原理和技术上是相通的,用高端技术去解决中低端产品需要,研究成果转化速度更快。”

——王晗

习近平总书记3月2日在北京考察新冠肺炎防控科研攻关工作时强调,“人类同疾病较量最有力的武器就是科学技术,人类战胜大灾大疫离不开科学发展和技术创新。”新冠肺炎抗疫战,是一场没有硝烟的战争,也是一场科研与疫情赛跑的攻坚之战。

面对新冠肺炎疫情,高校、科研单位和企业纷纷吹响战疫“集结号”,积极践行科技助力的初心和使命,依托高校强大的资源优势、科研背景,用智能化、科技化手段硬核抗疫。在广东工业大学,有一个科研团队,他们借助高端技术找到了解决口罩紧缺问题的新途径。

“降维打击”

小口罩关系大民生。口罩作为特殊时期的防疫“重器”,关系着社会的秩序安稳和百姓的生命安全。自新冠肺炎疫情发生以来,口罩一直是紧缺物资,尤其是应用于抗疫一线的医用口罩。

2020年1月底,口罩的核心过滤材料——熔喷布市场供应紧缺。据统计,全国每日生产熔喷布为55吨,适合作为口罩滤材的熔喷布不足7吨,仅珠三角地区每日口罩熔喷布需求量就达到25吨。

因此,口罩原料紧缺问题不容乐观,对口罩原料生产设备的研发和改进也迫在眉睫。在口罩缺口出现的第一时间,就吸引了许多高校、科研单位和企业的注意力。

王晗是广东工业大学教授、博士研究生导师,也是广东工业大学机电工程学院微纳加工技术创新团队的核心成员。

十几年来,王晗所在的团队一直开发微纳加工装备,研发微纳功能薄膜,如植入性薄膜、HEPA、滤血膜、新能源电池隔膜以及药物精滤膜。

“养兵千日,用兵一时,厚积薄发,降维打击。”王晗说,“团队科研力量在高新前沿产品的技术理论和技术基础上进行了多年研发,虽然此次疫情需求产品、技术与平时研发内容稍有不同,但是原理和技术上是相通的,用高端技术去解决中低端产品需要,研究成果转化速度更快。”

目前,市面上大部分口罩采用的是无纺布材料,存在纤维丝直径过大而造成空隙大、过滤效率低等问题。纳米纤维滤膜采用先进静电纺丝纳米纤维技术,纳米膜投影孔径约60~800nm。纳米纤维具有直径小、空隙小、孔径小等特点,因而能够广泛用于空气过滤领域,可过滤病毒、细菌、细颗粒物等微小物质,显著提高空气过滤器的过滤效率。

王晗说:“与普通口罩采用的材料相比,纳米纤维材料因纤维丝径较小,过滤效率更高、阻力更低、使用时间更长,无损清洗下还可以多次使用。” 

争分夺秒

危难之际,王晗带领团队联合学生创业公司(佛山轻子精密测控技术有限公司)、佛山季华实验室、佛山广工大数控装备研究院等,夜以继日,与时间赛跑,致力于研发纳米纤维静电纺丝批量生产设备以及医用口罩纳米纤维滤膜。

1月26日,王晗就开始投入抗疫工作中。作为一名共产党员,王晗牢记使命,扛起责任,冲锋在前。他提前申请入校,在实验室通宵达旦研究抗疫新装备。

2月初,王晗辗转于佛山工厂(由政府特批提前开工)与广州实验室之间,与佛山轻子总经理朱自明、佛山广工大数控装备研究院院长杨海东反复探讨设备及功能材料的研发与制造问题。实验过程中,多次遇到技术难点,但团队同仁仍然不放弃,多次重复改进实验。进驻企业期间,王晗自己解决交通、吃饭费用,不给企业增加负担。

2月底,广东工业大学党委书记、广东工业大学精密电子制造技术与装备国家重点实验室主任陈新亲临佛山公司生产现场指导设备研发工作。在陈新的指导下,王晗团队联合企业、研究院团队加速解决设备研发过程中的设计难题,推进相关设备批量化生产。

功夫不负有心人,王晗及团队成员刻苦攻关,最终研发出了纳米纤维静电纺丝批量生产设备以及医用口罩纳米纤维滤膜。他们研发的抗菌纳米纤维滤膜对盐性颗粒物、油性颗粒物的过滤效率分别高达99.7%和97.4%,可水洗或湿润,极大地增强了防护能力和使用效率,产出的口罩抗菌性能可超99.95%,经过相关检测机构检测,完全适合作为相关口罩的核心过滤层材料。

“我们的学生创业团队共生产20条产线,每条每日可供15万个口罩用滤料,保守估计,近100天为市场提供了约3亿个口罩用料。”王晗说。

脚踏实地

由于在解决口罩紧缺问题上有明显效果,王晗团队的研究成果得到了佛山市委市政府的高度重视。3月15日,佛山市副市长赵海一行人到佛山轻子工厂实地调研,陈新与王晗提出了扩大产能和服务社会的方案,得到政府大力支持。

3月18日,广东省委书记李希到广东工业大学精密电子制造技术与装备国家重点实验室现场察看新技术新材料研发进展,希望大家瞄准疫情防控需要和高端装备短板进行科研工作,积极开展对外合作,协同加快关键核心技术攻关,充分利用广东产业优势加强产学研合作,尽快推动研究成果转化应用。

随后,王晗所在团队与广新团队进行深入合作,结合广新集团下属公司佛塑科技具体的生产情况,制定详细的解决方案。根据佛塑科技的产品类型和功能滤膜要求,王晗多次带领团队成员到佛塑科技考察调研,到生产一线实地搜集企业问题,研发适合的纳米滤膜制造参数,迅速形成了一定的纳米滤膜产量,解决了佛塑科技熔喷布使用缺口。

王晗还带领团队探索更高级的防疫过滤技术,研发更高精度口罩滤膜产品,同时开展抗菌杀菌的空调滤膜产品研发,为中央空调、家用空调戴上“口罩”。王晗说:“目前,空调抗菌滤膜已经小批量试产,各项测试性能稳定,预期2020年下半年会逐渐在市场上推广。”

“做工程技术就要脚踏实地、实实在在,社会亟需什么,我们就要马上解决什么问题。”王晗表示,科研团队平时要做好基础研究的积累,挑战国际前沿难题,结合产业的实际需要开展工作,才能做到有备无患。同时,教师要做好“摆渡人”的角色,让更多有能力的学生进入创新创业高地。这次疫情中,学生创业公司起到了产业转化桥头堡的作用,高校科研技术成果得以迅速进入市场,直接支撑国家的重大战略需求,这也为高校产学研发展提供了一条新的思路。

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