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“主要是高质量金属复合粉体制备难,其难点在于现有粉体制备技术难以兼顾高球形度和均匀复合化,”中科院粉体材料重点实验室副主任、研究员杨亚锋接受《中关村》杂志采访时说。
瞄准领域公认的此难点,中科院杨亚锋团队经过多年研发,创新性研发了粉体包覆改性技术,开发了高质量3D打印复合材料粉体的制备新技术,突破了制备高质量3D打印复合材料粉体的关键技术瓶颈。
你知道“天问一号”火星探测器机壳以及“北斗”卫星10余种关键构件都是什么材料制造的吗?都是金属基复合材料。这一材料在航空航天、能源等核心工程领域不可替代。制造这些复杂结构的金属部件,3D打印毋庸置疑是排头兵,直接将粉体加工成复杂零部件,以避免或减少机械加工。
当前,3D打印金属基复合材料已成为世界各国的前沿研究重点。合金3D打印发展已较为成熟,而具有优异综合性能的金属基复合材料的发展仍然停滞。“主要原因就是高质量金属复合粉体制备难,其难点在于现有粉体制备技术难以兼顾高球形度和均匀复合化,”杨亚锋接受采访时说。
高质量粉体缺乏是制约3D打印的关键,高质量复合粉体的制备已成为国际公认的难题,针对这一问题,中科院杨亚锋团队已研究了十余年。如何协调球形度与均匀性的矛盾是根本出路。
杨亚锋是一名80后,2004年取得吉林大学材料成型与控制工程专业工学学士,2009年获得吉林大学材料加工工程工学博士学位。2009年至2013年在昆士兰大学机械与矿物工程学院任职澳大利亚研究委员会博士后研究员,2014年在皇家墨尔本理工学院增材制造中心任职澳大利亚研究委员会青年研究员。2015年回国工作。主要从事于金属粉体制备、轻金属及陶瓷材料的粉末冶金近净成形制造及3D打印等方面的研究工作。在领域内主流期刊发表文章53篇,发表会议论文14篇,TMS大会粉末冶金分会主席,授予专利4项,Elsevier出版的“粉末冶金钛合金”专著撰写2章节。先后获得了全国优秀博士论文提名奖、吉林省优秀博士论文及德国洪堡基金;作为项目第一申请人主持澳大利亚研究委员会基金两项,昆士兰州政府基金一项,昆士兰大学杰出青年基金一项。
其团队有8人,其中科研人员占6人。2015年开始,团队便瞄准高质量粉体缺乏这一难点开展研究。
瞄准领域公认的此难点,团队开发了粉体包覆改性技术,突破了制备高质量3D打印复合材料粉体的关键技术瓶颈。
杨亚锋团队提出了粉体包覆制备复合粉体的新思路,在不改变球形度的前提下,实现均匀复合化。这一技术的优点在于均匀性高、球形度好、普适性强。设备搭建方面,团队自主搭建了粉体流态化包覆改性装备,实现了高质量3D打印金属复合粉体制备。产品已通过第三方验证,符合3D打印标准。
数年研发过程中,团队人员一刻都不曾停歇。采访中,记者感受到杨亚锋团队每一名研究人员的雷厉风行,果断干脆,讲述每一块内容时又非常严谨缜密。
目前,该项目已加入CAS概念验证计划,中科智汇工场为其配备了专属的技术经理人。提到与中科智汇工场的合作,杨亚锋首先说到的是感激。
“首先我们是要非常感激中科智汇工场给我们这样的机会能够加入到CAS概念验证计划当中。我们注意到,中科智汇工场与其他社会机构不同,它是在有意培养前瞻性项目,为我们配备的技术经理人每周都跟我们持续对接跟进,征求技术需求,技术以外还我们对接下游客户,从平台方面协助申请资金支持,这是我们自己所不能及的。”
据了解,自2020年正式启动以来,“智汇行动”概念验证创新大赛聚焦早期科研项目成长的“前一公里”,累计覆盖研究所20多个,重点实验室10余个,100余位科研人员参与其中,70余个项目参与,最终8个项目获得立项支持,逐渐形成中国科学院原始创新策源地的“蓄水池”。
同时,通过“概念验证专项资金、专属技术经理人科技服务、知识产权与法律顾问、“CAS空间”入驻办公、产业资源与地方市场资源对接、项目包装及品牌推广、中科学院科技创新管理培训”等一系列服务和支持,为早期项目营造一个良好的产业化环境。希望通过一系列举措和努力,探索科技成果转移转化新模式,打造中国科学院概念验证体系。
“以概念验证大赛等为抓手,以概念验证服务为载体,以概念验证学院提供人才支持,以概念验证基金提供种子资金,同时完善商业顾问、创业辅导、产业资源对接、投融资服务、孵化空间等概念验证活动,对早期項目进行重点筛选和培育,支持一批早期项目从实验室走向市场。”中科智汇工场相关负责人表示。
截止目前,杨亚锋团队生产的复合材料粉体已经初步得到中航工业、日本住友等国内外二十余家企业的认可,初显经济效益。项目共获得专利共11项;其中授权发明专利8项,正在申请3项。
不过,虽然当前生产的复合材料粉体已经初步得到工业届认可,然而要满足工业的大批量化定制,还需要解决粉体放大生产中金属粉体高温黏性大难流化、不同粒径颗粒的包覆量精准控制难和前驱体浓度分布不均导致均匀包覆难等突出问题。“目前急需突破连续化生产中的产品稳定性控制技术,建立高质量金属基复合粉体中试工程验证平台,”杨亚锋说。
作为从中科院的实验室孵化出来的项目,如何布局产业化,是杨亚峰下一步面临的重要问题。下一步,团队将主要聚焦在3D打印高质量金属基复合粉体的规模化连续生产技术,建立并制定相关的行业标准,建成年产吨级的3D打印复合粉体生产线。在此基础上,力争将成为航空发动机叶环风扇、核电装备以及能源化工等领域的重要供应商。
杨亚锋提出了四大战略,一是独有化战略:瞄准高端3D打印复合粉体制备技术空白,打造领域内首屈一指的复合材料粉体高端技术服务平台;二是战略化联盟:把握复合材料军工应用背景,利用我们在3D打印复合粉体技术优势和独创性,与军工企业建立长期合作关系;三是高端化战略:针对当前3D打印粉体需求市场,选择具有高附加值、高端应用领域,有针对性地定制生产产品;四是国际化战略:与欧美、日本等发达国家的高效和科研院所建立战略合作伙伴关系,聚集人才与资源优势,提升技术水平。
团队计划到2023年实现规模化生产技术优化,实现连续性和稳定性的同步提升,2025年孵化高新技术企业,开拓市场,实现盈利。
转化资源配置不到位、转化过程不连续、转化路径设计不科学,这是多数科技成果转化面临的难题。一边是院所手握成果却难寻下家,一边是市场寻找优质项目而不得,困局两端呼吁更多专业机构的介入。
为了更好地服务院所项目完成从0到1的转变,中科智汇工场推出“CAS概念验证计划”、“垂直产业加速器”、“科技金融”等服务,同时,为了加速科技成果转化工作的开展,发起“技术经理合伙人计划”。该计划是集合一批长期从事于投资、产业、科技服务等领域,有丰富行业资源和专业知识的合伙人,可以根据自己优势领域为科技成果产业化提供助力,解决多数科技成果转化面临的转化资源配置不到位、市场需求不精准、转化路径设计不科学、转化过程不连续的问题,构建科技成果产业化闭环。计划发起人中科智汇工场依靠中国科学院强大的项目和专家资源,向合伙人定筛选推荐优质的待产业化科技成果,与各合伙人共同完成技术到企业的转化,助力科学家到企业家的转变,互利共赢、共同发展。
中科智汇工场是依托中国科学院和海淀区优势资源,聚焦于中科院科技成果转移转化的科技创新综合体,通过倾心打造的“早期概念验证、中期孵化加速、后期产业推广”三级运营体系,助力中科院、高校科研人员、社会优秀创新创业项目,完成科技成果转化,技术产业化落地。
瞄准领域公认的此难点,中科院杨亚锋团队经过多年研发,创新性研发了粉体包覆改性技术,开发了高质量3D打印复合材料粉体的制备新技术,突破了制备高质量3D打印复合材料粉体的关键技术瓶颈。
背景:高质量粉体缺乏制约3D打印技术发展
你知道“天问一号”火星探测器机壳以及“北斗”卫星10余种关键构件都是什么材料制造的吗?都是金属基复合材料。这一材料在航空航天、能源等核心工程领域不可替代。制造这些复杂结构的金属部件,3D打印毋庸置疑是排头兵,直接将粉体加工成复杂零部件,以避免或减少机械加工。
当前,3D打印金属基复合材料已成为世界各国的前沿研究重点。合金3D打印发展已较为成熟,而具有优异综合性能的金属基复合材料的发展仍然停滞。“主要原因就是高质量金属复合粉体制备难,其难点在于现有粉体制备技术难以兼顾高球形度和均匀复合化,”杨亚锋接受采访时说。
高质量粉体缺乏是制约3D打印的关键,高质量复合粉体的制备已成为国际公认的难题,针对这一问题,中科院杨亚锋团队已研究了十余年。如何协调球形度与均匀性的矛盾是根本出路。
突破:粉体包覆改性技术解决瓶颈
杨亚锋是一名80后,2004年取得吉林大学材料成型与控制工程专业工学学士,2009年获得吉林大学材料加工工程工学博士学位。2009年至2013年在昆士兰大学机械与矿物工程学院任职澳大利亚研究委员会博士后研究员,2014年在皇家墨尔本理工学院增材制造中心任职澳大利亚研究委员会青年研究员。2015年回国工作。主要从事于金属粉体制备、轻金属及陶瓷材料的粉末冶金近净成形制造及3D打印等方面的研究工作。在领域内主流期刊发表文章53篇,发表会议论文14篇,TMS大会粉末冶金分会主席,授予专利4项,Elsevier出版的“粉末冶金钛合金”专著撰写2章节。先后获得了全国优秀博士论文提名奖、吉林省优秀博士论文及德国洪堡基金;作为项目第一申请人主持澳大利亚研究委员会基金两项,昆士兰州政府基金一项,昆士兰大学杰出青年基金一项。
其团队有8人,其中科研人员占6人。2015年开始,团队便瞄准高质量粉体缺乏这一难点开展研究。
瞄准领域公认的此难点,团队开发了粉体包覆改性技术,突破了制备高质量3D打印复合材料粉体的关键技术瓶颈。
杨亚锋团队提出了粉体包覆制备复合粉体的新思路,在不改变球形度的前提下,实现均匀复合化。这一技术的优点在于均匀性高、球形度好、普适性强。设备搭建方面,团队自主搭建了粉体流态化包覆改性装备,实现了高质量3D打印金属复合粉体制备。产品已通过第三方验证,符合3D打印标准。
数年研发过程中,团队人员一刻都不曾停歇。采访中,记者感受到杨亚锋团队每一名研究人员的雷厉风行,果断干脆,讲述每一块内容时又非常严谨缜密。
目前,该项目已加入CAS概念验证计划,中科智汇工场为其配备了专属的技术经理人。提到与中科智汇工场的合作,杨亚锋首先说到的是感激。
“首先我们是要非常感激中科智汇工场给我们这样的机会能够加入到CAS概念验证计划当中。我们注意到,中科智汇工场与其他社会机构不同,它是在有意培养前瞻性项目,为我们配备的技术经理人每周都跟我们持续对接跟进,征求技术需求,技术以外还我们对接下游客户,从平台方面协助申请资金支持,这是我们自己所不能及的。”
据了解,自2020年正式启动以来,“智汇行动”概念验证创新大赛聚焦早期科研项目成长的“前一公里”,累计覆盖研究所20多个,重点实验室10余个,100余位科研人员参与其中,70余个项目参与,最终8个项目获得立项支持,逐渐形成中国科学院原始创新策源地的“蓄水池”。
同时,通过“概念验证专项资金、专属技术经理人科技服务、知识产权与法律顾问、“CAS空间”入驻办公、产业资源与地方市场资源对接、项目包装及品牌推广、中科学院科技创新管理培训”等一系列服务和支持,为早期项目营造一个良好的产业化环境。希望通过一系列举措和努力,探索科技成果转移转化新模式,打造中国科学院概念验证体系。
“以概念验证大赛等为抓手,以概念验证服务为载体,以概念验证学院提供人才支持,以概念验证基金提供种子资金,同时完善商业顾问、创业辅导、产业资源对接、投融资服务、孵化空间等概念验证活动,对早期項目进行重点筛选和培育,支持一批早期项目从实验室走向市场。”中科智汇工场相关负责人表示。
战略:全面实现技术产业化发展
截止目前,杨亚锋团队生产的复合材料粉体已经初步得到中航工业、日本住友等国内外二十余家企业的认可,初显经济效益。项目共获得专利共11项;其中授权发明专利8项,正在申请3项。
不过,虽然当前生产的复合材料粉体已经初步得到工业届认可,然而要满足工业的大批量化定制,还需要解决粉体放大生产中金属粉体高温黏性大难流化、不同粒径颗粒的包覆量精准控制难和前驱体浓度分布不均导致均匀包覆难等突出问题。“目前急需突破连续化生产中的产品稳定性控制技术,建立高质量金属基复合粉体中试工程验证平台,”杨亚锋说。
作为从中科院的实验室孵化出来的项目,如何布局产业化,是杨亚峰下一步面临的重要问题。下一步,团队将主要聚焦在3D打印高质量金属基复合粉体的规模化连续生产技术,建立并制定相关的行业标准,建成年产吨级的3D打印复合粉体生产线。在此基础上,力争将成为航空发动机叶环风扇、核电装备以及能源化工等领域的重要供应商。
杨亚锋提出了四大战略,一是独有化战略:瞄准高端3D打印复合粉体制备技术空白,打造领域内首屈一指的复合材料粉体高端技术服务平台;二是战略化联盟:把握复合材料军工应用背景,利用我们在3D打印复合粉体技术优势和独创性,与军工企业建立长期合作关系;三是高端化战略:针对当前3D打印粉体需求市场,选择具有高附加值、高端应用领域,有针对性地定制生产产品;四是国际化战略:与欧美、日本等发达国家的高效和科研院所建立战略合作伙伴关系,聚集人才与资源优势,提升技术水平。
团队计划到2023年实现规模化生产技术优化,实现连续性和稳定性的同步提升,2025年孵化高新技术企业,开拓市场,实现盈利。
转化:破解科技成果转化难题
转化资源配置不到位、转化过程不连续、转化路径设计不科学,这是多数科技成果转化面临的难题。一边是院所手握成果却难寻下家,一边是市场寻找优质项目而不得,困局两端呼吁更多专业机构的介入。
为了更好地服务院所项目完成从0到1的转变,中科智汇工场推出“CAS概念验证计划”、“垂直产业加速器”、“科技金融”等服务,同时,为了加速科技成果转化工作的开展,发起“技术经理合伙人计划”。该计划是集合一批长期从事于投资、产业、科技服务等领域,有丰富行业资源和专业知识的合伙人,可以根据自己优势领域为科技成果产业化提供助力,解决多数科技成果转化面临的转化资源配置不到位、市场需求不精准、转化路径设计不科学、转化过程不连续的问题,构建科技成果产业化闭环。计划发起人中科智汇工场依靠中国科学院强大的项目和专家资源,向合伙人定筛选推荐优质的待产业化科技成果,与各合伙人共同完成技术到企业的转化,助力科学家到企业家的转变,互利共赢、共同发展。
中科智汇工场是依托中国科学院和海淀区优势资源,聚焦于中科院科技成果转移转化的科技创新综合体,通过倾心打造的“早期概念验证、中期孵化加速、后期产业推广”三级运营体系,助力中科院、高校科研人员、社会优秀创新创业项目,完成科技成果转化,技术产业化落地。