863成果轉(zhuǎn)化,衡元高分子正在成為全球領(lǐng)先的濕度管理專家

【獵云網(wǎng)上海】7月5日報道(文/孫媛)
近年來,大眾和投資人給予“卡脖子”的科技創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)很多關(guān)注,其實在更廣泛的領(lǐng)域內(nèi),還有大量中國企業(yè)在默默努力研發(fā)創(chuàng)新,將科研成果轉(zhuǎn)化到產(chǎn)業(yè)應(yīng)用,逐漸取代進口產(chǎn)品,走到了全球細分行業(yè)的前沿。
濕度管理,這是一個關(guān)注度低,但影響到各行各業(yè)產(chǎn)品工藝提升的細分賽道。在中國,高分子材料科學(xué)的研發(fā)急速前行,目前在技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化等方面已經(jīng)成為全球優(yōu)等生。
上海衡元高分子材料有限公司就是國內(nèi)專注研發(fā)調(diào)濕材料的企業(yè)。這家成立于2002年,以復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系為技術(shù)依托的創(chuàng)業(yè)公司,在創(chuàng)始人沈躍華的帶領(lǐng)下,走出了一條產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的科研工作者創(chuàng)業(yè)之路。
從干燥劑到雙向調(diào)濕材料,衡元產(chǎn)品遍布三大領(lǐng)域
各行各業(yè)的產(chǎn)品只要有包裝或者儲存這樣微環(huán)境的需求,就對濕度有一定要求。沈躍華表示,除了常見的干燥劑,衡元的創(chuàng)新點聚焦在兼具吸濕、放濕的調(diào)濕產(chǎn)品。
“目前來說大部分行業(yè)都是防潮為主,最常用的就是食品、藥品、電子產(chǎn)品、集裝箱運輸。這些在包裝運輸過程當中都需要防潮。而隨著一些行業(yè)需求的提升,對濕度范圍的精準要求開始涌現(xiàn)。”
沈躍華表示,不少細分行業(yè)對濕度存在剛需,衡元的雙向調(diào)濕產(chǎn)品應(yīng)用在眾多領(lǐng)域:文博、4G/5G基站、新能源車充電樁、煙草、實驗室和制造業(yè)等。在2010年世博會期間,衡元為中國館的青銅器和墨西哥館的油畫提供濕度保護。“以前都是進口產(chǎn)品,后來做了研發(fā)之后,從十一五計劃到十三五計劃都開始慢慢在文物的展柜以及庫房里面用國產(chǎn)的調(diào)濕產(chǎn)品。”
衡元的產(chǎn)品還可以為基站的凝露問題帶來更好的解決方案。溫差導(dǎo)致金屬箱內(nèi)形成凝露,大量凝露對電器設(shè)備形成損害,造成安全隱患。目前常見解決方案是通過加溫的方式防止凝露的產(chǎn)生。
采用衡元高分子調(diào)濕片后,溫度低時吸收水分,溫度高時把水分緩慢釋放到空氣中。不需要利用電力加溫,符合節(jié)省能耗,減少碳排放的剛需目標。

面向基站的產(chǎn)品,衡元從2017年開始研發(fā),已經(jīng)進入標準化產(chǎn)品生產(chǎn)階段。“5G基站能耗更厲害,溫差更大,所以調(diào)濕就在5G里面變成一個標配。”
同樣的需求也存在于電力柜、新能源車的充電樁,濕度過高有凝露就容易跳閘,甚至?xí)l(fā)生漏電等大事故。這就對于干燥劑或者調(diào)濕材料的需求變高,此時干燥劑和調(diào)濕劑的不同也就顯現(xiàn)。
“干燥劑不容易釋放濕度,以單向吸濕為主,而調(diào)濕材料不僅能實現(xiàn)精準的濕度值,而且在一定的溫度或者濕度的空氣中,非常容易實現(xiàn)吸濕和放濕的雙向濕度調(diào)節(jié)功能。這就是為什么干燥劑無法取代調(diào)濕劑的原因。”
另外一個廣闊的市場來自于歐美國家大麻產(chǎn)品的合法化。大麻產(chǎn)品對于保持精準濕度要求很高,大麻內(nèi)的某些成分會隨著濕度的變化而發(fā)生變化。在這個行業(yè),從農(nóng)場生產(chǎn)、存儲、成品加工,都需要不同形態(tài)雙向調(diào)濕材料。
用國貨取代進口,衡元優(yōu)勢幾何
過去,無論是國內(nèi)的文博產(chǎn)業(yè)還是國外的煙草行業(yè),都采用海外品牌,而衡元的科研成果彰顯了國貨的競爭力。
以文博為例,過去,日本Artsorb和德國的Prosorb的產(chǎn)品都是顆粒狀的硅膠產(chǎn)品,需要包在一個袋子里或者裝在盒子內(nèi),放在展示柜中也會顯得和展品格格不入。衡元調(diào)濕片的形態(tài)是紙片狀的,不占用多余空間,可以隱蔽到展柜隔層。
其次是性價比。盡管文物價值連城,但國外產(chǎn)品的大量使用,會造成巨額的成本投入,國產(chǎn)替代進口讓博物館能節(jié)省很大一筆預(yù)算。
在綠色環(huán)保方面,衡元的產(chǎn)品基于植物纖維,是環(huán)保可降解的,不會給環(huán)境造成污染。而國外的產(chǎn)品主要是硅膠類的材料,二氧化硅使用完后無法降解,也會給環(huán)境造成負擔(dān)。
在文物庫房的應(yīng)用場景中,衡元更是把調(diào)濕產(chǎn)品做成了瓷磚的形態(tài),貼在墻的四周或吊頂來使用。
過去,庫房調(diào)濕主要都是日本品牌,作為行業(yè)研究40年的老大哥,日本率先用調(diào)濕建材來減少庫房能耗,讓文物濕度波動范圍小。
但不容忽視的是,根據(jù)日本博物館的庫房標準,不僅對調(diào)濕板材的施工要求嚴苛,而且對庫房自身的密閉性要求也很高。而中國博物館的老庫房通常沒有那么好的密閉性,在這種情況下,日本調(diào)濕板材的濕容量較低,達不到理想效果。而衡元產(chǎn)品的優(yōu)勢就凸顯出來了,不僅濕容量大,且簡便的施工要求,更適合中國的博物館庫房的現(xiàn)狀條件。
沈躍華表示,作為調(diào)濕材料來說,最主要的性能就是濕容量。日本產(chǎn)品是天然的無機物組成,所以吸放濕容量很有限,而衡元的產(chǎn)品是在天然的多孔結(jié)構(gòu)里加入了功能性復(fù)合材料,從而濕容量達到天然材料的近4倍。當然,沈躍華也表示,對于相同材質(zhì)的多孔結(jié)構(gòu)基材,濕容量應(yīng)控制在一定的范圍,而不是越高越好,主要取決于多孔結(jié)構(gòu)的鎖水能力。所以,功能復(fù)合材料與基材的組合也正是沈躍華的核心專利技術(shù)。
同時,從性能上,衡元調(diào)濕材料因為功能性復(fù)合材料的加入,吸放濕速度快。無論是初始“預(yù)調(diào)”,還是“動態(tài)平衡”過程,衡元產(chǎn)品對濕度的響應(yīng)速度遠遠快于日本產(chǎn)品,能快速將庫房內(nèi)濕度調(diào)節(jié)到目標值。
“日本的天然礦物質(zhì)材料需要空調(diào)來進行預(yù)調(diào)。比如庫房要達到50濕度,首先一定要裝上空調(diào),開7天,之后空調(diào)就可以間歇暫停工作,將濕度保持在一定范圍內(nèi)。除非門開了或者有空氣交換才打破這平衡。但衡元的產(chǎn)品本身就能提供精準的濕度,再加上吸放濕速度快,在庫房溫濕度達標的前提下,空調(diào)開啟時間大大縮短,幫博物館庫房節(jié)省大量電費。”
最后,在施工安裝上,衡元材料更是“因地制宜”。
沈躍華表示,衡元為不同場景量身定制不同產(chǎn)品。“我們是比較垂直細分的行業(yè),所以專業(yè)性要求較強,不同的應(yīng)用場景產(chǎn)品也不同,對標的產(chǎn)品也不同。”
在文物展柜里,衡元提供紙片類調(diào)濕產(chǎn)品,可以放在展柜抽屜,而在庫房,調(diào)濕產(chǎn)品又可以像瓷磚一樣貼起來。
隨著衡元的調(diào)濕產(chǎn)品越來越被市場所知,2015年海外商家更是通過網(wǎng)絡(luò)找到了沈躍華,要求定制雪茄大麻保存所需的精準調(diào)濕配方,衡元便由此打開了海外市場。
但是,調(diào)濕材料在文物行業(yè)和煙草行業(yè)還是有較大的不同,新的市場意味著新的挑戰(zhàn)。文物要求調(diào)濕材料不能有揮發(fā)性離子,所以必須使用非離子的組合物配方;而煙草雖然是同樣的濕度需求,但要求濕容量大且調(diào)濕響應(yīng)快,那含離子的組合物配方是優(yōu)選。因此,基于市場應(yīng)用的組合物配方的選擇,也是沈躍華的核心專利技術(shù)之一。
在大麻行業(yè),種植商收割了大麻花后,先進行干燥然后將其放在一個相對密閉的袋子或其他容器里面進行調(diào)濕。目前使用的產(chǎn)品都是袋裝液體狀的調(diào)濕劑,例如Boveda和Boost,它們都存在兩個痛點:1)無論放幾包,與大麻花的接觸面積有限,導(dǎo)致調(diào)濕均勻度不好,大麻花品質(zhì)就受到影響。2)液體漏包的不安全隱患,一旦漏液,就會污染煙草產(chǎn)品,給種植商造成損失。
因此,衡元在儲存大麻的袋子里設(shè)計了一個隔層,讓整個袋子的內(nèi)壁都布滿精準調(diào)濕的紙片,如此一來不僅非常安全,而且在這樣一個柔性的袋子里面,調(diào)濕效果就會非常好。
沈躍華表示,衡元把調(diào)濕機理研究透之后,每應(yīng)用到一個全新行業(yè),都會針對客戶需求來選擇最合適的配方。“我們的技術(shù)成果在于研究了各種物質(zhì)的調(diào)濕機理,然后在不同的調(diào)濕機理組合之后可以符合不同需求,即用功能性復(fù)合材料配成各種濕度配方,來達到精準的濕度。其中復(fù)合材料,包括了無機物和高分子材料。”
從不被認可到企業(yè)用戶超300家,調(diào)濕將成為未來剛需
衡元發(fā)展至今20余年,沈躍華一直在研發(fā)的路上。第一個十年,沈躍華致力于纖維干燥劑,但對于以硅膠、氯化鈣、礦土為材料的干燥劑行業(yè)來說,紙片狀的干燥劑難被認可。
“剛開始,很多人不接受,說:紙片怎么會是干燥劑呢?”沈躍華笑道,“當時恰巧有一個細分領(lǐng)域,生物試劑中的血糖試紙條,本身包裝很小。但是傳統(tǒng)的顆粒干燥劑會讓包裝變得很大,衡元紙片狀的干燥劑剛好可以任意裁切。也就是因為這一點點形態(tài)上的差異化優(yōu)勢,就讓生物試劑這個細分領(lǐng)域成為衡元的主要市場之一。”
沈躍華坦言,在開拓市場、主動銷售方面做得比較少,目前調(diào)濕產(chǎn)品是創(chuàng)業(yè)的第二個十年,這一次,濕度管理在很多行業(yè)成為了剛需。
隨著各行各業(yè)在產(chǎn)品包裝方面的質(zhì)量標準提高,企業(yè)逐漸意識到包裝僅有防潮是不夠的,還需要控制濕度范圍,不能太干、也不能太潮。因此市場需求的提升是衡元有機會快速成長的主要理由。
衡元在研發(fā)上從未止步,而市場也逐步開始釋放需求。“20年前說可降解,可能市場不會理解,但當下,可降解的調(diào)濕材料已成為了不少行業(yè)的剛需。”
沈躍華表示,衡元產(chǎn)品的價值創(chuàng)新給客戶帶來了直接和間接的降本增效,是這么多年來客戶持續(xù)合作的主要原因。
“我們服務(wù)過一個藝術(shù)庫房,他們給客戶提供的服務(wù)之一是代為儲存館藏產(chǎn)品。如果要讓庫房24小時溫濕度達標,此前是需要24小時開空調(diào),但是通過衡元的庫房建材,可以每天只開4小時空調(diào)這樣的循環(huán)模式來實現(xiàn)節(jié)電的效果,且濕度和溫度都達標。”
衡元的產(chǎn)品施工簡單、材料價格比進口產(chǎn)品略低,且服務(wù)體驗佳,成為了業(yè)內(nèi)不少博物館、藝術(shù)館選擇的替代產(chǎn)品。“日本庫房建材產(chǎn)品價格高,博物館使用得不多,反而是空調(diào)的使用率很高。通過使用我們的產(chǎn)品,可以讓空調(diào)降低啟動頻率,從而達到節(jié)能降本。”
下一個創(chuàng)新,認知的躍遷
據(jù)悉,目前衡元也在打造以服務(wù)為主的濕度智能管理系統(tǒng),對于庫房、實驗室、制造業(yè)車間等場景,用IoT的技術(shù)來檢測濕度,在云端實時監(jiān)測、預(yù)警和調(diào)控,從而不斷提升智能和節(jié)能效果。
沈躍華透露,衡元的智能化系統(tǒng)讓客戶能夠隨時隨地直觀看到數(shù)據(jù)。溫濕度智能服務(wù)系統(tǒng)將更多用于工業(yè)庫房和廠房,隨著制造業(yè)產(chǎn)業(yè)升級,車間對溫濕度控制的需求提升,未來針對工業(yè)車間、庫房和實驗室市場的智能管理系統(tǒng)將會有更多的應(yīng)用落地。對于智能管理平臺,衡元按照SaaS的模式來收取服務(wù)費。
目前衡元企業(yè)客戶超300家,沈躍華對獵云網(wǎng)表示,隨著除濕產(chǎn)品在各行各業(yè)變成剛需,需求量逐年都在兩位數(shù)的增長。但當下90%以上除濕產(chǎn)品還是以傳統(tǒng)的顆粒的硅膠和氯化鈣為主,競爭雖激烈,幾千家供應(yīng)商應(yīng)用市場卻很分散。同樣是對“濕度”的管理,衡元的調(diào)濕產(chǎn)品可以說是除濕產(chǎn)品的一個升級,除濕和調(diào)濕一字之差,體現(xiàn)的是認知上的差異。
在沈躍華看來,除濕和調(diào)濕就是產(chǎn)品對濕度需求的不同階段,未來行業(yè)的趨勢一定是雙向調(diào)濕占比更大。
讓中國調(diào)濕品牌走向世界,衡元要用實踐走出一條產(chǎn)學(xué)研之路
在研發(fā)過程中,沈躍華都是從行業(yè)的實際應(yīng)用場景出發(fā),基于不同調(diào)濕機理的研究,從而提出各種“跨界”組合的解決方案,包括配方、吸附基材、包材、及工藝的各種組合創(chuàng)新。在沈躍華看來,創(chuàng)業(yè)以來一直都在帶領(lǐng)團隊攻克各種各樣的行業(yè)應(yīng)用難題。
2008年,沈躍華申請863項目“關(guān)于新型可降解纖維調(diào)濕材料的研究和產(chǎn)業(yè)化”,衡元高分子成為了復(fù)旦大學(xué)產(chǎn)學(xué)研基地,研發(fā)出第一代產(chǎn)品。
在和科研院校合作第二代配方升級期間,沈躍華又讀了化學(xué)工程博士。同時,也把公司的骨干員工送去進修學(xué)歷,在她看來,這就是屬于衡元特色的產(chǎn)學(xué)研之路。
2010年,沈躍華在文保領(lǐng)域推出了第一代調(diào)濕材料,被作為日本和德國產(chǎn)品的進口替代,當時作為科研成果,在2010年的世博會里被用在了中國館的青銅器和墨西哥館的油畫的保護中。
2015年立項做的調(diào)濕建材,則是替代了日本產(chǎn)品,如今有機會參與制定行業(yè)標準,并進入更多博物館庫房的新建或改造項目。
作為科研人員創(chuàng)業(yè),沈躍華是幸運的。2019年衡元跟復(fù)旦張江研究院聯(lián)合成立了調(diào)濕材料聯(lián)合研究中心。與此同時,合作院校也可以通過衡元成熟的生產(chǎn)和應(yīng)用鏈條來對科技成果進行產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化。沈躍華表示,研發(fā)上一直是通過產(chǎn)學(xué)研的方式與外部資源進行合作;銷售上目前也組建了9人的核心團隊。
從研發(fā)到商業(yè)化,沈躍華覺得衡元已經(jīng)準備好了。
衡元設(shè)立在崇明富盛開發(fā)區(qū)的工廠,共三層面積達7000多平方米,集研發(fā)生產(chǎn)為一體。
據(jù)獵云網(wǎng)發(fā)現(xiàn),衡元工廠現(xiàn)場的5S和可視化體現(xiàn)了精益生產(chǎn)的管理水平。沈躍華表示,這些設(shè)備都是自主研發(fā)定制,并非是全套的流水線,而是以獨立的工序存在,通過組合生產(chǎn)出各類產(chǎn)品,因此屬于“柔性生產(chǎn)工藝”。當然這樣的流程對于車間工作的員工要求較高,基本所有員工都是“多能工”,在上崗前都會培訓(xùn)每一道工序,目前工人共有28人。
沈躍華表示,衡元的愿景是做全球領(lǐng)先的濕度管理專家,讓中國品牌引領(lǐng)世界。同時也想證明,即便沒有大量啟動資金,科研人員創(chuàng)業(yè)也可以走出一條產(chǎn)業(yè)化之路。
沈躍華希望未來衡元的材料可以組合智能的采集終端,來實現(xiàn)跟各種動力系統(tǒng)的聯(lián)動,通過不同應(yīng)用場景的數(shù)據(jù)采集,建立數(shù)據(jù)模型,將節(jié)能變得更加智能。
據(jù)悉,目前衡元的工廠已成為這套系統(tǒng)的最大樣板間,庫房、實驗室和車間都已投入使用,將溫濕度達標和智能節(jié)能進行到底。
項目:衡元高分子
公司:上海衡元高分子材料有限公司
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