从定制设备到中空纤维膜，上海工程技术大学成果将亮相工博会
从定制设备到中空纤维膜，上海工程技术大学成果将亮相工博会
10月12至16日，第二十六届中国国际工业博览会（以下简称工博会）将在国家会展中心（上海）举办。
高校展区由上海市高校科技发展中心组织举办，集中展示高校科研成果，促进校企对接。今年工博会期间，将有63所高校参展，参展项目共527项，现场还设有“创智汇”路演、校企合作签约、产业需求发布、主题交流、静安区青少年科创成果展等活动，以及成果运营服务窗。
9月21日，记者走进上海工程技术大学，提前探访部分参展项目。
给科研同行“量体裁机”
“好沉。”
实验室里，上海工程技术大学纺织服装学院副研究员杨利军请记者掂一掂一只小钣金槽，记者感叹。
聊起设备的耐用性，他提起自己在东华大学读博时做的一套设备：“现在已经用了8年，帮助3位博士生完成课题实验毕业了，那套设备至今还在奋力的转动着。”
这套设备的起点，是他自己的科研需要。当时，杨利军找不到满足特定实验要求的纺丝设备，便自己动手做。设备做出来后，他发现，其他老师也有同样的需求。
“纤维可以织成日常穿着的衣服，也可以成为高性能复合材料的一部分。要让他具备新的功能和智能响应性，需要对材料结构进行设计，也需要对原液配方、成形条件进行反复的探索和尝试。”杨利军表示。
例如，一些高分子材料可以加热熔融，经喷丝、冷却形成纤维，设备需要适配相应的加热和输送条件；另一些材料难以通过熔融加工，则要选择合适的溶剂配成纺丝液，通过凝固等过程成形。原料和工艺不同，对温度控制、喷丝部件及后续处理的要求也随之变化。
杨利军在调研中发现，市场上不少设备面向大规模生产，实验室只想用少量材料验证一个方案，往往找不到合适的工具。
这样的需求，催生了团队此次的参展项目——“科研级纤维成形与加工实验设备平台”的诞生。
微型熔融纺丝实验机。江庆龄摄，下同
杨利军介绍，该平台覆盖湿法纺丝、熔融纺丝、纤维牵伸、热拉伸、干燥、卷绕、加捻等关键实验环节，实现从高分子材料成形到纤维性能评价的全流程实验研究。平台形成了系列化科研装备，可模拟工业化纤维制造过程，为新型纤维材料开发提供实验验证与工艺优化支撑。
此外，平台采用模块化设计理念，各功能单元可根据科研需求自由组合，兼容多种天然高分子、合成高分子及复合材料体系，可开展再生纤维素纤维、高性能聚合物纤维、生物基纤维等多种材料的制备研究。
杨利军用拉面形容，粗面、细面有着不同的要求，要让拉面的过程自动完成，又得设计相应的装置。
“对于懂做面的工艺的人来说，就可以设计。”在他看来，设备定制的基础，是理解材料和工艺之间的关系。
因此，团队除了提供设备，也会根据客户需要提供配方和工艺指导。有的用户长期从事纤维研究，只需要合用的实验工具；有的用户从其他领域进入纤维材料研发，则希望获得更完整的技术支持。科研过程中不断出现的新问题，也成为设备持续迭代的动力。
不过，定制化业务也带来交付压力。每个客户的要求不同，而团队的资金和加工能力有限。杨利军形容自己面对订单时“又想爆单，又怕爆单”。怎样在扩大服务范围的同时保证交付和品质，是团队正在面对的现实问题。
当前，该平台已成功开发形成系列化科研装备，可满足高校、科研院所与企业的研发需求。杨利军介绍：“已有部分合作客户的相关研究完成实验室阶段开发并进入中试环节；我们深度参与该阶段的配套设备设计工作，通过与第三方加工企业开展合作，协助完成原有工艺的放大优化，为高校科技成果的产品化与市场化进程提供强力支撑。”
让纤维成为净水的“筛子”
“这个为什么叫膜？”即便与理工科同行交流，上海工程技术大学纺织服装学院副教授冀大伟也会遇到这个问题。人们熟悉的保鲜膜、手机膜通常是平面的，他团队研究的膜却是一根根中空的纤维。这种材料叫中空纤维膜，在污水处理、生物医药、食品、电子、能源等领域有广泛的应用。
冀大伟介绍，团队开发的纤维膜，管壁上分布着微小孔隙，一束纤维膜组装进水处理装置中，在压差驱动下，水透过膜壁，与被截留的悬浮物等杂质分离，再由膜组件汇集排出。“将大量膜丝集成到一个组件中，可以在有限空间内获得较大的有效过滤面积。”他说。
把膜做成细长的中空结构，与团队的纺织学科背景有关。在纤维材料领域耕耘数十年的肖长发教授，于2020年加入上海工程技术大学。在他的带领下，团队将纤维成形与加工经验用于膜材料研发，研究如何让细长的膜丝兼顾分离性能和机械强度。
此次参展的“热法纤维增强聚乙烯中空纤维膜”，是团队近年来的一项代表性成果。它采用中石化国产聚乙烯原料，这也是部分保鲜膜使用的材料，来源广、价格相对低。