在我們接觸的世界中,小到孩子的浴室玩具、空調外殼,大至5G天線罩、高鐵軌距塊甚至衛星,都離不開高分子材料。
來自金髮科技股份有限公司的技術研究工程師唐磊,就如一個魔術師,他醉心於研究高分子材料不同組分間的變換組合、配比平衡,如同萬花筒一般,得到各種效能各異的材料,他形容這為“玩材料的蹺蹺板”。他想讓自己研發出的高分子材料,走進千家萬戶,給大眾創造更好的生活。
創造樂趣有時比效益更激勵人
炎炎夏日,人們都離不開空調帶來的涼爽。你是否注意到,空調製冷、制熱或開關機的時候會發出“咔嚓”的聲響?事實上,空調異響的問題在業內由來已久,普遍的解決辦法是人工確定大概的發聲位置,再用絨布或塗抹油脂等方式改善噪音。這樣的策略不但耗時費力,也無法實現穩定可控的降噪效果。
經過反覆嘗試和最佳化,唐磊和團隊一起找到了有效地降低材料噪音的技術方案,不僅滿足強度高、衝擊強度高、耐熱性好等條件,而且在全壽命使用週期內都具有降噪功能。經空調廠商評估,這一功能材料可以有效降低空調在執行中產生的“咔嚓”異響。測試條件下,發聲次數可以由普通材料的每分鐘發聲 20 次下降到每分鐘發聲 2-3 次,結合特定的改善設計可以實現零異響。
“我們當時在一家很知名的空調廠家做評估,也有來自其他公司的材料方案,有些還是名氣很大的外國公司,同臺PK,我們的方案比他們的表現得更優秀,得到了客戶認可,我覺得非常有成就感,非常自豪。”這個時候,他就去商場買一個以自己開發的材料製成的商品回家,不管多少錢的,送給親朋好友,分享自己的創新。
“以前我從來沒感覺我們做的這些材料進入大家生活如此之深,很有意思,也很有意義,能幫我抵禦很多焦慮。對我們做技術的人來說,我們的創新能改變一些東西,可以讓大家的生活更好、更有趣一些,這種激勵有時候比創造效益可能來得更大。”
魚與熊掌可以兼得
在企業做研發,最直接面對的是市場和客戶的考驗。有時候,客戶提出的需求幾乎是相互矛盾的,工程師要做到“魚與熊掌兼得”。
“客戶可能需要你A效能做得好,也要你B效能做得好。但從材料的角度,有蹺蹺板效應,我們怎麼樣找到比較完美的平衡點,很考驗技術。”
比如做一個智慧音響,客戶希望外觀有科技感的光影效果,材料就要能遮蔽可見光,但同時智慧音箱要遙控家電,又要透過紅外線。可見光和紅外線,屬於波長不同的電磁波,要擋住其中一種,讓另外一種透過,是相互矛盾的。唐磊和團隊廣泛研究了不同著色技術對可見光的遮蔽能力和對紅外透過性的影響,開發了一種兼顧高遮蔽,同時具有高紅外透過的著色技術,成功開發了用於智慧家電裝置的功能性著色ABS材料。
“當然,有些時候我們根本找不到平衡點,就需要跟客戶一起去開發新的方案。”唐磊說,不能解決市場提出的問題,是最焦慮的時候。“高分子學科是一個相對而言半經驗半理論的學科,很多問題對工程師來說,是藏在黑箱裡的,當你設計出一款新材料,應用時效果不及預期,可能很難找到具體原因,需要同時藉助理論和經驗,但原因也可能是很深層次的,不那麼容易找到,就會產生很大的焦慮感。”
在企業做研發,鍛鍊的是更快、更精準地找到並解決問題的能力。目前唐磊正在開發的5G天線罩,設計的時候會兼顧很多效能,中試生產時,卻發現成型效能不是特別好。一款材料的組分有好幾種,每個都會對成型效能有一定的影響。由於企業中專案週期比較短,要先憑經驗判斷幾種組分裡哪一種影響最大,集中精力去驗證這1~2種,才能在較短時間內找到有效的改善方案。
材料壞了不用修,等它自己長出來
曾經,唐磊最想學的專業是生物學。讀書階段他的生物科成績很好,高考分數不夠,就填了“感覺跟生物有點相關”的高分子材料與工程專業,“兩個學科實際上差得挺遠的,一開始有點失落。現在覺得反而不後悔。進入每個行業以後,去發現行業的樂趣和價值,就不存在失落感,我感覺我參與的行業,正在改變大家的生活。”
他舉例說,以前很多家庭用品都是金屬的,現在基本都是高分子塑膠。汽車的油耗越來越低,也是因為很多部件從金屬換成了高分子材料,減重了,能耗就降低了。以塑代鋼,也是一個趨勢,減輕了重量,也減少了成本,還能實現可迴圈利用。通訊進入5G甚至6G時代之後,用塑膠等高分子材料更有利於電磁波的穿透,因此很多用金屬的部件也會慢慢轉為用高分子材料。
高分子材料行業日新月異,新技術也在不斷得到應用。唐磊和同事們也在探索運用人工智慧、計算機模擬的手段,儘可能減少經驗或理論不充分造成的偏差。
“我們做了大量實驗,會設計一些計算機程式,自動地學習實驗的差異,將來可能我們給出一個性能,計算機能夠設計出一個差不多的配方,我們再在這個基礎上去做開發。”雖然這還處於探索階段,但唐磊充滿了憧憬。
更有想象力的是,高分子材料未來有很多有意思的發展方向,其中有一種材料,或許可以實現“自我修復”。
“以後也許用高分子材料做的部件,磕碰到了,過兩天就自我修復了。這在金屬材料裡比較難實現,但在高分子材料裡相對容易。”他解釋說,高分子材料是由小分子組合成的,如果把組合成高分子的骨架,預先埋在材料內部,當它受損時,這些小的組成高分子的骨架會在破損處聚合,形成新的高分子。這種材料可以應用在保護殼或是一些外觀部件上,“壞了不用修,等它自己長出來。”
“這個事,能不能產生實際效益?”
在科研的路上,對唐磊影響最大的是他在中山大學讀博士期間的導師。他說,自己之所以選擇來企業,也是受到導師很大的影響。導師學術功底非常紮實,又很注重實際應用。每次探討課題,每個點後面都會加一句“這個事,能不能產生實際效益?”
“這對我後面工作有非常大的影響,我每一個想法或是驗證每一個設計的時候,都會把效益作為其中一個考慮因素。 ”
那時候,每週都要做一次課題成果彙報,有幾次他甚至因為達不到要求,在導師的批評下落淚了。高壓逼著他不斷地精進自己的學業,每週的彙報也在不知不覺中鍛鍊了他的邏輯和表達能力。
在金髮科技工程師周沃華眼中,很多工程技術人員性格比較悶,而唐磊幾乎跟所有人都能聊得來,反應速度快,詞彙量多,涉獵面廣。今年4月初,他和唐磊一起去清遠支援公司口罩廠的生產,住在一個宿舍。唐磊帶了幾本書過去,每天工作12小時以上,回到宿舍已經過了凌晨,還會翻一翻書,看的不是本專業的書,而是文學類和思維方式類的書籍。唐磊說,自己最喜歡看的還是傳記,看看別人的人生際遇,對自己很有啟發。
而入選廣州市科協青託工程,也讓唐磊接觸到很多優秀的同輩。“有時候覺得蠻有壓力的,但這對年輕人來說不是壞事,可以向優秀的人學習。”他也利用青託工程提供的專案經費開展了納米材料的驗證實驗,將自己天馬行空的想法付諸實踐。
■策劃:新快報記者 張英姿 ■採寫:新快報記者 吳曉嫻 ■攝影:新快報記者 孫 毅