突破边界的新可能:近年热门高分子材料应用前沿观察
你有没有试过把手机折成一半塞进口袋?有没有开过夏天摸起来不烫的电动车?有没有听过植入进身体的材料能跟着人一起长大?
这些听起来像科幻的场景,早已经不是实验室里的PPT,全靠藏在背后的高分子材料撑着。
消费电子:撑得起十万次折叠的秘密
这两年折叠屏卖得越来越火,早几年第一批折叠屏为什么没人买?屏幕折几次就出褶子,铰链用半年就松了,换一次屏大几千,谁敢买?
核心痛点其实就是材料。原来折叠屏的盖板用普通玻璃,一折就碎,用普通塑料,用几天就刮花,根本没法看。现在能做到十万次折叠不变形,全靠两种新型高分子材料撑着。
一种是改性聚酰亚胺柔性盖板,另一种是铰链部位用的玻纤增强尼龙高分子结构件。前者比普通塑料硬三倍,耐刮耐划,还能做到0.01毫米的厚度,折一万次都不会出白痕。后者比金属轻一半,强度还比金属高,不会生锈,公差能控制到0.001毫米,比头发丝还细十分之一。
说实话,前几年这些材料全靠进口,一平米改性聚酰亚胺要卖上千块,现在国内江苏、广东的几家材料厂已经完全突破了技术封锁,价格直接砍到原来的三分之一,还能给三星供货。
折叠屏手机高分子铰链材料剖视图
不止折叠屏。你现在用的无线充电板,为什么充电几个小时外壳也不怎么烫?原来用的是普通塑料,导热差,现在换成了氮化硼填充导热高分子复合材料,导热率翻了四倍,还不挡电磁信号,成本只涨了不到一成,实在太划算。
还有蓝牙耳机的降噪耳塞,软弹不闷汗,用几个月也不会变硬发臭,那就是热塑性弹性体高分子材料的功劳,原来只有日本能做,现在国产货占了八成市场。
新能源:托住动力电池安全的隐形骨架
买电动车的人最担心什么?八成会说怕自燃。大部分自燃都不是电池本身的问题,是隔膜被锂枝晶刺穿,正负极碰在一起短路了。
原来动力电池用的是普通聚丙烯隔膜,熔点只有160度,穿刺强度也不够,天热的时候跑高速,一不小心就出问题。现在主流的新电池,都换成了芳纶纳米涂覆高分子隔膜,就是在原来聚丙烯隔膜的表面,涂一层纳米级的芳纶高分子,耐高温直接提到了190度,穿刺强度翻了整整一倍,锂枝晶根本穿不透。
去年麒麟电池能把体积利用率做到72%,能装更多电,很大一部分功劳就是这个新型高分子隔膜。原来的隔膜做不了这么薄,还不安全,现在涂了芳纶之后,厚度能减三分之一,强度还更高,自然就能多塞两块电芯了。
动力电池高分子隔膜微观电镜图
不过话说回来,现在这个材料大规模生产还不太稳定,良率卡在九成左右,良率上不去,成本就降不下来,现在只有高端电池在用,估计再过两三年,良率提到九成八,十万块的家用电动车也能用上了。
光伏领域也一样,原来光伏背板用的是含氟高分子,不环保,回收还麻烦,现在国内研发出了无氟聚烯烃高分子背板,寿命能扛25年风吹日晒,成本降了15%,去年国内前十的光伏组件厂,六家都换了这个材料,出口的订单全用这个,符合欧美那边的环保要求,卖得特别好。
医疗健康:能跟着身体一起生长的植入材料
医疗健康:能跟着身体一起生长的植入材料
我之前听一个心外科医生朋友吐槽,原来给先天性心脏病的小孩做修补手术,用的要么是金属片,要么是不能降解的高分子材料,小孩长到十来岁,身体长了,材料没长,就得再开一次胸,风险大,小孩也遭罪。
现在不一样了。国内川大的团队前几年研发出了可降解聚癸二酸甘油酯高分子支架,植入小孩心脏之后,三年左右慢慢完全降解,降解的同时,诱导小孩自身的心脏组织慢慢长上去,最后支架没了,新的自身组织补上了,等于跟着小孩一起长大,不用二次手术。
去年已经完成了五例临床,全部成功,你想想,这能少让多少家庭遭罪啊。
还有现在常见的骨科手术,固定骨折的骨钉,很多都换成可降解高分子材料了,骨头长好之后,骨钉慢慢自己吸收了,不用再开刀取出来,原来取骨钉还要住一周院,现在出院之后就不用再来了,省了多少钱多少事。
大家都知道隐形牙套吧?原来都是进口的高分子膜片,一片就要几百块,整个矫正做下来要四五万,现在国产的医用高分子膜片已经做出来了,性能和进口的差不多,价格直接砍半,两万多就能做全口矫正,不少原来整不起牙的年轻人现在都能做了,这不就是材料进步给普通人带来的福利吗?
很多人一听到高分子材料,就觉得是实验室里遥不可及的东西。其实你从早上穿的速干衣,手里拿的手机,开的电动车,到医院用的缝合线、支架,全都是高分子材料的应用。
这十年国内高分子材料发展真的太快了,原来被卡脖子的几十个品类,现在一个个都突破了。再过十年,说不定你能穿上能自己发电的高分子衣服,开上扎了钉能自己修复的轮胎,甚至用上高分子做的人工器官。
挺期待的。