产业链上的山东好品牌｜国内首创！从实验室到千万米级产线，青岛表面能量让纳米纤维材料实现规模化生产
大众·风口财经
2025-09-09
一座现代化工厂里，4条庞大的生产线正有条不紊地运转，12000根针形喷头在电场力的牵引下，如细雨般喷射出纺丝，最终织就一张几微米厚的柔软“薄纱”——这便是位于青岛高新区的青岛表面能量新材料科技有限公司（以下简称“表面能量”）的核心产品——纳米纤维膜。作为国内首家实现纳米纤维宏量生产的企业，这里的年产能已达千万米级，技术水平达国际先进。
从实验室走向产业化
静电纺丝技术诞生三十年来，多数成果困于实验室，难以规模化。从2018年开始研发，表面能量用4年时间，啃下了这块“硬骨头”。
“从实验室到工厂生产线，不是简单的规模放大，而是一场颠覆性的技术革命。”公司技术副总经理吴大伟的话语中，道出了其中的艰辛。实验室里，研究人员可以精细控制每一个参数，专注于纤维的微观结构优化；但在产业化生产中，需要同时兼顾“大幅宽、大规模、连续稳定、低成本、高质量”五大核心目标，任何一个环节的疏漏都可能导致满盘皆输。
以喷头数量为例，实验室设备最多仅有几百个喷头，而要实现规模化生产，喷头数量必须提升至“万级”——这不仅关系到产量，更涉及到电场干扰、纺丝凝固等一系列连锁问题。“一万多个喷头同时工作时，针与针之间会产生强烈的电场干扰，就像无数个小磁场相互‘打架’，导致纺丝轨迹紊乱、纤维成型不良，直接影响纳米纤维膜的性能。”吴大伟解释道。更棘手的是，当时国内尚无任何成功案例，国际上的规模化生产经验也寥寥无几，从生产设备的设计制造到工厂的整体布局，都需要“从零开始”。
没有现成的技术手册，没有可借鉴的生产参数，科研团队只能在黑暗中摸索。他们泡在实验室里，翻阅了数千篇行业前沿论文，从理论中寻找突破方向；在生产车间，他们一遍遍调整温湿度、喷头间距、电压强度等参数，记录下每一次失败的原因。喷头数量从几十到几百，再到几千，最后突破至一万个，这个过程耗费了整整4年。仅温湿度控制这一项，就经历了上百次试验——温度过高会导致纺丝液提前凝固，温度过低则会影响纤维成型；湿度太大，纤维容易粘连，湿度太小，纺丝又会因干燥过快而断裂。最终，团队找到了最佳的环境参数组合，成功解决了万针级喷头的电场干扰问题，实现了纳米纤维膜的连续稳定生产。
2025年，这项技术成果通过了中国纺织工业联合会组织的专家鉴定，被认定为“达到国际先进水平”。 生产的纳米纤维膜幅宽可达1.6米至1.8米，4条生产线的年产能稳定在600万米至1000万米，成为国内乃至全球纳米纤维材料规模化生产的标杆。
以小材料撬动大市场
“1克重量的纳米纤维材料，平铺开占地面积可达20平方米。”这组数据直观地展现了纳米纤维的“轻”与“薄”，而其真正的价值，更在于独特的微观结构——在高倍电镜下，成千上万根直径仅为头发丝万分之一的纳米纤维相互交错、堆叠，形成一张孔隙率高、结构可控的“网状膜”。这种结构赋予了纳米纤维材料高比表面积、优异的透气性、过滤性和力学性能，使其在多个领域展现出“小材料，大能量”的特质。
在纺织服装领域，纳米纤维膜的应用彻底改变了传统面料的性能边界。公司经营副总经理蓝霞在会议室做了一个简单的实验：她拿起两件冲锋衣袖子，分别向中间挤压——使用TPU或PTFE薄膜的传统冲锋衣袖子像气球一样鼓起来，几乎不透气；而采用表面能量自主研发的Surforce®纳米纤维膜的袖子，在挤压时能快速排出空气，同时又能阻挡外部的风雨。“传统防风防雨面料往往牺牲了透气性，运动时闷汗的感觉特别不舒服。”蓝霞说，“纳米纤维膜的孔隙结构能让水蒸气自由通过，同时阻挡液态水，真正实现了‘防风防雨不闷汗’。”
目前，表面能量已基于这项技术推出了防风类中层及外层服装、户外运动耐水压冲锋衣等产品，并与国内多家知名服装品牌达成合作。这些服装不仅能在雨雪天气为穿着者提供防护，还能在高强度运动时保持身体干爽，重新定义了功能性服装的“舒适与防护平衡”。
在高端过滤领域，纳米纤维材料的优势同样显著。“传统过滤材料要么过滤效率低，要么阻力大，而纳米纤维膜的直径小、孔隙率高，能有效捕捉微小颗粒物，同时降低气流阻力。”蓝霞举例道，“发动机的空气滤芯使用纳米纤维材料后，过滤效率提升30%以上，使用寿命延长5至10倍，既减少了更换频率，又降低了发动机的磨损。”目前，表面能量已与国际知名汽车品牌合作开发高端空气过滤项目，其纳米纤维过滤材料正逐步应用于汽车进气系统、空调滤芯等领域。
消费电子和新能源领域，也成为纳米纤维材料的“新舞台”。在消费电子行业，表面能量与国内知名品牌合作开发的高性能防水透气纳米纤维膜，可应用于智能手机、智能手表等设备的外壳，实现“水下防水+日常透气”的双重功能，解决了传统密封材料导致的设备散热难题。在新能源领域，公司与国际知名新能源汽车品牌、电池企业合作，推进车用纺织品和电池耐高温防护膜的开发——纳米纤维膜的耐高温性和绝缘性，能为电池提供额外的安全防护，降低热失控风险。
从服装面料到汽车配件，从消费电子到新能源，纳米纤维材料正凭借其独特性能，在越来越多的领域“发光发热”，而这一切的基础，都源于表面能量实现的规模化生产技术。
搭建全链条自主创新体系
表面能量的成功，不仅在于实现了纳米纤维的规模化生产，更在于构建了从核心设备到生产工艺的全链条自主创新体系。在纳米纤维宏量生产领域，“喷头数量”是衡量技术水平的核心指标——它不仅决定产量，更考验着企业的设备设计与工艺控制能力。
“每条生产线配备一万多个喷头，这在全球范围内都属于领先水平。”吴大伟介绍道，为了让上万根纺丝互不干扰，团队在设备设计上采用了独特的“分区电场控制技术”，通过精准调控每个区域的电压和电场分布，避免了喷头之间的相互干扰，确保纺丝轨迹稳定。同时，他们还自主研发了喷头清洁与维护系统，解决了长期生产中喷头堵塞的问题，保证了设备的连续运转。
从一家从事纺织贸易的企业，到如今的新材料解决方案供应商，表面能量的转型之路始于2010年。当时，公司敏锐地察觉到纺织新材料的发展潜力，果断投入研发，从基础材料配方到生产设备制造，一步步构建起自主知识产权体系。目前，公司已拥有多项核心专利，涵盖纳米纤维制备工艺、设备设计、应用技术等多个领域，为持续创新奠定了坚实基础。
让技术真正嵌入产业场景
“当技术真正嵌入人们生产所需要的工作场景时，创新才会真正产生价值。”这是吴大伟常挂在嘴边的一句话。在他看来，应用场景是技术的“试金石”，也是驱动创新的“催化剂”。表面能量在实现规模化生产后，始终以市场需求为导向，不断拓展纳米纤维材料的应用边界。
在医疗领域，团队正探索纳米纤维膜在伤口敷料中的应用——其高孔隙率和透气性有利于伤口愈合，而可降解的材料特性又能避免二次伤害。在环保领域，他们开发的纳米纤维过滤材料可用于工业废水处理，高效去除水中的微小污染物和重金属离子。在能源领域，纳米纤维膜正被尝试用于锂离子电池的隔膜，提升电池的安全性和充放电效率。
面向未来，表面能量计划进一步扩大产能，同时深耕前沿科技领域，重点聚焦无机纳米纤维制备技术、单向热辐射材料、新能源及锂离子回收技术等关键方向。“我们希望通过技术创新，推动纳米纤维材料向高性能化、多功能化发展，为创新型产业体系提供核心材料支持。”吴大伟表示，公司还将加强产业链合作，与上下游企业共同开发更多应用场景，用“新供给创造新需求”。
从实验室里的“几克样品”到工厂里的“千万米产线”，表面能量用技术突破打破了纳米纤维材料的产业化瓶颈；从纺织服装到多领域跨界，纳米纤维材料正以“小身材”释放“大能量”。在新材料产业蓬勃发展的浪潮中，表面能量的探索与实践，不仅书写了一段技术创新的传奇，更为中国新材料企业的崛起提供了可借鉴的范本。
（大众新闻·风口财经记者 娄花）
编辑：张亭旺