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南海一企业研发的缓冲材料可吸收90%冲击力

2018-08-10 09:25 来源:南方日报 蓝志凌

在生活中,鞋子是最日常的物品,如果穿着高跟鞋还能奔跑自如,垫上特殊鞋垫从二楼跳下也不受伤,这或许是很多人期待的场景。

在南海三山,佛山林至高分子材料科技有限公司(以下简称“林至科技”)专门从事高分子材料的研发,能实现上述产品应用场景。

双手捧一个7.5公斤重的铅球,当该公司工作人员从高处朝着企业研发的“ACF人工软骨材料和ACI人工软骨鞋垫”产品砸去,铅球落地的声音极为细小,地面周遭也没有明显震动。

“这款鞋垫运用了我们团队花了6年多时间研发出来的ACF人工软骨极限缓冲材料,可以吸收70%—90%以上的冲击力,是目前国内外普通缓冲材料吸收冲击力的3倍—5倍。该材料可以瞬间将冲击能量转化为不明显的热能,能够最大限度地保护人体、汽车和贵重物品不受伤害。目前已广泛应用在运动防护、军事防弹、航空以及潜艇减震等方面。”公司董事长王博伟介绍。

如今,林至科技的资料显示,企业与一些国外知名运动品牌合作开发材料与鞋垫,如NB、Clarks、PEAK、KAILAS,先后开发了减震鞋垫、运动防护裤、防护减震袜、运动护膝等产品,同时也广泛应用于军工领域。

不过,林至科技的目标不仅停留在做单个技术,“我们希望通过在行业的广泛应用,实现传统制造业行业的升级。”王博伟说。

借鉴人体软骨原理▶▶ 能发挥较好的保护、缓冲作用

用ACF材料做的鞋子,从三四米高的楼上跳下来却安然无恙;穿戴ACF材料制成的头盔护具防护服,选手在滑雪和赛车过程中,即使重重摔下也不过轻伤;而在汽车防撞试验中,ACF材料更能发挥到较好的防撞作用……

在王博伟的描述中,这一极限缓冲材料未来的应用很广泛,“像运动、医疗、鞋服箱包、航空航天、汽车军工、机器人等各类领域,只要涉及到冲击保护、缓冲减震,ACF材料都能发挥其作用。”

实际上,这一看似神秘的极限缓冲材料就是一个仿生材料。王博伟介绍,在人体关节与关节结合处,都有一道具有缓冲作用的软骨,具体作用是减少人体在运动中对关节的磨损。“那么,能否制作一款类似软骨,具备有缓冲功能的新材料呢?”简单来说,这也是ACF材料的原理雏形。

“这个产品最大的特点就是缓冲减震吸能,能吸收90%以上的冲击能量,瞬间把冲击能转化成热能。”王博伟举了个例子,拿着一个7.5公斤重的铅球,从一米高的地方扔下去,如果说直接砸在地板上的冲击能量高达5万焦耳,那么垫着材料砸下去的能量只剩6000焦耳—8000焦耳,也就是说90%的冲击能量被材料吸收。

如今,这款在2011年已通过全面测试的ACF极限缓冲材料,已经开始量产并销往美国、欧洲等地区,在国内亦吸引了不少头盔、汽车配件等厂家的合作。而林至科技又将目光瞄准到女性高跟鞋上,并与南海知名女鞋上市企业星期六开始了洽谈。

在电影《侏罗纪世界》里,女主角脚踩高跟鞋跑足124分钟的场景,给不少观众尤其是女性观众留下深刻印象。有没有一款高跟鞋,能穿着轻松跑步爬山,甚至跑过霸王龙?王博伟给出了答案:“如果能成功研发植入ACF材料进入高跟鞋当中,这一场景完全有可能实现。”

王博伟介绍,考虑到鞋垫厚度和崴脚的关系,一般女性高跟鞋无法加入鞋垫,这也是女性长时间穿着高跟鞋会脚痛的原因。但ACF材料的特性,使它在轻薄的同时也能保证穿着的舒适度,“目前林至科技与星期六的合作正在洽谈中,如果成功,我们相信这对双方企业都是一次产业升级机会。”王博伟说。

文科生的“天马行空”▶▶ 6年研发高于欧盟标准新材料

神奇的极限缓冲材料无疑是属于理工科领域,但这一能媲美国外先进技术的高分子材料是由一个文科生“捣鼓”出来的。

2005年底,法学毕业的王博伟打算到广东寻找发展机会。机缘巧合下,他来到南海平洲一家化工企业打工,从此和材料结缘。

有一天王博伟忽然心血来潮,认为公司研发的材料可以通过技术手段改造,以拓展更多功能。于是,王博伟大胆向老板提出了自己的想法,却很快被否定,认为从化学专业角度分析是不可能实现的。

年少气盛的王博伟感到自尊心受创,于是在公司附近租了一套2室1厅的房子,一间房做实验室,一间自己住,“买了一堆化学材料,参考着化学书,开始了所谓的研发。”王博伟回忆。

虽然最后事实证明,“我想要的结果最终都没有实现。但却因此弄懂了整个化学高分子理论体系。”王博伟说,如今回头看,这一天马行空的想法,为自己打开了一扇知识新世界的大门,让王博伟由此最终确立了极限缓冲领域的研究方向。

研发的过程是坎坷和曲折的。王博伟回忆,研发费用由刚开始的每年100万元递增到每年400万元,可虽然成功建立了模型,也请教了很多专家,但要试图将全世界的相关液体材料全部找来进行排列组合,却要面临残酷的现实:即便一天工作十个小时,全年无休,要将所有排列组合可能性的试验做完,需要200多年的时间。

幸运的是,2007年底,一家外资公司在国内经营30多年后撤出,机缘巧合留下了30年的相关研发数据。虽然都是失败的记录,对王博伟而言却如获至宝。

两年后,目前林至科技的研发副总王小刚带着近8年的相关经验加盟王博伟的创业团队,并负责整个实验室的研发工作,改进试验的方法同时,也加快了试验的速度和强度。

2011年3月,经过近12000次失败的试验,ACF问世了。在送往国外测试中,该材料缓冲效果是预想的三到五倍,各方面物性均远高于欧盟标准。当年6月,ACF极限缓冲材料各项指标达到均衡并通过全面测试,标志着该材料可以正式投入应用。

向产品孵化器转型▶▶ 同时致力企业转型升级

ACF缓冲吸能材料,不过是林至科技研发的一种高分子材料。

在ACF材料成功研发当年,林至科技还实现了开孔式透气结构的ABF人工透气材料、回弹率高达85%的ASF人工弹簧材料、吸汗防潮结构、抗压缩变形结构及抗菌结构等基础技术的研发突破。

“实际上除了上述材料外,客户需要什么样的性能,只要提出要求我们都有能力在实验室将其研发出来。”王博伟说,在从0到1的研发过程中,林至科技耗费了六七年的时间,但在这一体系内,如今林至科技已经可以用最短几小时的时间研发出类似材料。

一方面是材料多样性研发,另一方面以材料为基础,林至科技还将转向下游应用产品方向。“例如在鞋垫产品上,未来我们可能会专门针对专业领域推出新产品,例如马拉松专用的鞋垫能够保护长跑之下膝盖不受伤、打篮球的鞋垫可以让使用者跳得更高等。”王博伟介绍,除此之外,林至科技还计划与汽车配件等领域企业共同开发更多新产业。

坐落于桂城三山,位于三龙湾高端集聚区之内,拥有着完善产业链配套、优越地理环境,林至科技不仅想做一个技术和材料公司,而是打算慢慢向一个产品孵化器转型,“这就意味着,只要一个领域的工业设计、工程设计和林至科技的材料相结合,就能成为一个高性能产品。”王博伟说。

同时,林至科技也致力于帮助本土企业产业升级。和上市女鞋企业星期六的合作探讨是一次试水,王博伟希望能使材料应用在下游制造业企业中,帮助企业提升产品的性能。

王博伟举了个例子,像林至科技此前与国外一家专业提供护具和头盔的企业合作,使企业的冲击保护性能提升了30%。30%是什么概念?“如果说提升3%-5%是会否造成骨折的问题,那么提升30%就意味这一产品达到了全球最好的保护等级之一。”王博伟说,而随着产品性能的提升,同时也能帮助品牌企业进行品牌差异化升级,提升其在资本市场的溢价。

编辑: 何锦欣

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