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中国建材总院功能薄膜技术与表征团队成果转化获突破
 [打印]添加时间:2016-09-30   有效期:不限 至 不限   浏览次数:3200
 
汪洪教授及其科研团队 

由国家“千人计划”汪洪教授带领的“中国建筑材料科学研究总院功能薄膜技术与表征”研发团队,成立于2010年,目前有成员14人。该团队以绿色建筑材料国家重点实验室、国家玻璃深加工工程技术研究中心、太阳能与建筑节能玻璃材料加工技术北京市重点实验室等为依托,拥有世界先进水平的薄膜制备与表征研发平台,围绕建筑节能、太阳能利用等领域新材料、新工艺、新方法等开展研究工作。成立6年来,汪洪团队结合行业现状和国内外科学技术发展趋势,发扬“求实创新、锐意进取”的拼搏精神和严谨细致的科学态度,不仅开拓了建筑节能镀膜玻璃智能化制造、电致变色智能玻璃材料设计与制备、太阳光谱选择性吸收涂层设计与制造、安全真空玻璃快速高效封接、组合材料芯片高通量制备与表征等研究方向,而且在科技成果转化方面取得了骄人的业绩。

汪洪团队自“十二五”以来承担低辐射(Low-E)节能玻璃镀膜技术相关国家科技支撑计划课题、国家自然科学基金等多项重大科研项目,重点研究了提高离线 Low-E膜系热稳定性、耐环境稳定性、抗划伤能力的机理与技术,并进行高性能离线 Low-E膜系新材料设计与开发,其中开发的双银可钢高透膜系与国际知名产品 PPG Solarban60、Cardinal LoE2 272等处于同一水平。多年来将高性能低辐射膜系设计与制造等科研项目成果向武汉长利、中建材光电装备(太仓)有限公司、中建材(内江)玻璃高科技公司等国内玻璃深加工、镀膜装备等行业高科技企业推广,逐渐提升了在行业中的影响力,同时也取得了显著的经济效益。由汪洪博士团队负责镀膜设备技术方案的中建材(内江)玻璃高科技公司镀膜示范生产线于2014年11月投入试生产,目前已经成功地将团队多项研发成果在该示范线上实现规模化稳定生产,因此总院以技术入股方式获得中建材(内江)玻璃高科技公司25%股份。

通过与国内镀膜企业的广泛、深入接触与交流,针对国内镀膜玻璃行业普遍存在的镀膜产品开发和生产工艺控制主要依赖技术人员经验,产品质量、生产稳定性与一致性与国外存在较大差距等问题,汪洪团队开发了我国首款中文节能镀膜玻璃设计开发平台GLASSCOAT,集成了光学设计与玻璃热工性能计算等多个软件的功能,可计算模拟不同膜系结构镀膜玻璃的光谱数据,并利用模拟结果或国际玻璃数据库中数据(International Glazing Database)构建中空玻璃结构,计算得到中空玻璃的光谱。目前已经升级完成GLASSCOAT2.0,进一步增加了膜系反演智能分析功能,并提升了软件的系统性与规范性。

太阳能光热吸收膜俗称蓝膜是太阳能光热转换集热器的核心材料,适用于平板式太阳能热水器、海水淡化、太阳能热发电等不同使用温度与环境下的光热系统。2011年中期,经过周密调研,汪洪博士决定带领团队进入这一领域。通过4年多不懈努力,汪洪团队从无到有,掌握了太阳能光热吸收材料与膜系设计的核心技术,并在较短时间内先后成功开发出基于国内外常见氮氧化钛膜系结构的第一代低温吸收膜;吸收/放热比40以上,高于目前所有商业产品的第二代半导体本征吸收中温吸收膜系;结合了半导体、金属吸收的第三代复合吸收膜系;基于半导体、金属氮氧化物和金属的三元复合吸收的第四代膜系;基于自行开发设计材料体系的低成本高耐用性第五代新膜系。随着膜系材料的更新换代,吸热膜太阳能吸收率、热辐射率、热稳定性、耐盐雾性等核心性能不断提高,而制备工艺越趋简单,工艺可控性不断提高,对镀膜设备要求不断降低,越来越适合产业化生产和应用,并且可以根据客户需求灵活调控涂层颜色,目前有金色、紫色、蓝色、绿色、咖啡色等不同颜色系列产品。“生产一线是最好的创新平台,也是检验创新技术水平和价值的标准!”汪洪博士深知好的发明必须通过实际生产的检验,才能体现其创新的价值,才能作为成熟的产品进行推广。2015年4月,在自行开发设计的镀膜玻璃生产示范线上镀制蓝膜工艺试验一次成功,样品获得了低的辐射率(3.5%)与高的吸收率(96.7%),吸热/放热比高于现有的商业产品,后续大面积铝板稳定镀膜实验正在积极准备中。截止到目前,该方向已申请国内发明专利10项、实用新型专利4项、美国专利2项、PCT国际专利1项、授权4项。这些成果的取得是汪洪团队不断创新、锐意进取的体现。

“Low-E镀膜玻璃透反射比在线检测系统”是Low-E镀膜玻璃生产线上必备的产品性能和镀膜工艺稳定性光学检测仪器。该设备市场长期以来一直被国外进口设备和国内一两家企业垄断。2013年年初,汪洪团队引进海归光学系统设计专家,组建攻关小组,开始了紧张的设备设计与试制。经过1年多的努力,先后完成了光学系统设计、电控系统设计、软件编程、元部件安装调试等,2014年中国建材总院自行开发设计的镀膜玻璃透反射比在线检测系统“FilmScan 2540”样机整机组装完成并参加了2014年国际玻璃工业展,受到业内广泛关注。随后,在样机成功开发的基础上,经过反复试验与改进,于2014年11月研发出第二代光路系统,整机系统性能达到工业使用标准。2015年年初进一步完善光路系统,并进行机械结构优化改造,增加安全保障设计,操作软件改版升级,完善操作系统和软件著作权注册,并创新地研发出短波增强组合光学器件,成功解决了目前国内外同类仪器存在的短波测试稳定性和精度差的问题,使得整机测量包容性、稳定性高于国内同类产品,达到国际先进水平,并成功开发出针对三银Low-E生产线在线光学测试系统必须具备的偏角色差测量部件。该设备目前已商业化,客户反馈系统运行稳定,操作方便,与镀膜工艺控制软件兼容性好,适合方便地进行镀膜工艺调试和各种产品光学性能在线测试。

自2010年汪洪团队成立至今,共承担国家科技支撑计划、863计划、国家自然科学基金等国家级科研项目5个,签订技术转化技术合同8项,实现横向经济收入600余万元。发表论文近百篇,申请发明专利50余项,培养硕士研究生6名、博士研究生2名。在学术水平提升、承担国家重大课题、成果转化、人才培养、科研平台建设等方面实现跨越式发展,跻身我国薄膜制备与表征领域的骨干团队。一个平均年龄不到40岁,人数十余人的科研团队,何以在短短的几年间,便取得如此骄人成绩?除了得益于总院的大力支持外,依靠的便是求实创新、锐意进取。

作为一个拥有先进科研理念、与国际接轨的研发团队,团队带头人汪洪博士将科研思路、方法和手段的创新提到一个前所未有的高度,例如他提出在科研工作中“不见兔子也撒鹰”,要大胆实践,积极探索,特别是别人没做过的也要敢于尝试, CBMA FilmScan 2540——Low-E镀膜玻璃透反射比在线扫描测量系统的开发正是在他支持和鼓励下完成的与团队既有专业领域完全不相同的研发领域。汪洪博士在鼓励创新的同时大力提倡实事求是、治学严谨的科学态度。“科研是以严谨的实验和测试为基础的,需要科学准确地获取数据,在数据面前,我们要怀有敬畏之心,做它忠实的仆人”;“我们做的是与应用相关的工程问题,但是思考问题要有深度,要去发现其中内在的联系和科学规律,要知其然,更要知其所以然”;“这是研究,有时会成功,有时不成功。我们需要的是弄清楚实验结果告诉了我们什么,然后继续进行下去,不是简单的行与不行”……学高为师,身正为范,作为团队学术带头人,汪洪博士不仅自己严谨笃学,博闻强识,而且常常用这些通俗易懂,又满含哲理的表述来鼓励团队,用踏实的心去做事情,用严谨的态度去做学问。时间洗礼、岁月沉淀,几年下来,“专业严谨,博学慎行,求实创新、锐意进取”已经成为这个年轻研发团队的理念和信念,他们一定能够抓住时代的机遇,上下求索,向更高的台阶迈进。

 

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