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碳纤维编织“飞扬”梦

来源:工人日报客户端
2022-01-20 09:59:13

  原标题:碳纤维编织“飞扬”梦

  工人日报-中工网记者 钱培坚 裴龙翔

  先进材料创新研究院(简称创新研究院)总经理林生兵办公室有一个“飞扬”火炬,夺人眼球。他在接受石化V视采访时,笑容灿烂道:“它是用我们碳纤维制造的,碳纤维的质量只有钢的四分之一,但强度是钢的七到九倍。”

  2021年2月4日晚,“冰火相约,点亮世界”——北京2022年冬奥会、冬残奥会火炬“飞扬”外观设计正式对外发布。冬奥火炬“飞扬”由上海石化负责生产,外壳使用碳纤维及其复合材料制成,实现火炬轻量化、小型化。

  林生兵说,参与2022年北京冬奥会火炬的研发和量产,意义非凡,说明碳纤维有着广阔的应用市场。

  四处揽贤组建“硅谷”

  2020年8月28日,创新研究院成立。毕业于南京工业大学材料学院复合材料专业,后又获得华东理工大学化学工程硕士学位的林生兵,从热电部党委书记任上调至创新研究院筹备组负责人,并担任首任总经理。

  “这个日子一辈子忘不了。”林生兵笑道。这天恰巧也是他生日。

  创新研究院成立时规划目标分4个阶段:建起来、转起来、活起来、强起来。内设5个部门、4个研究室。

  科研工作,最重要的是人才。创新研究院通过内外部结合招聘,目前64人中,博士8人、硕士21人、全日制本科21人,成了上海石化名副其实的“硅谷”。当然,进来的人才也不是终身制,他们通过市场化运作从社会招聘的人才中,有1人因6个月试用期后不合格而被辞退。

  “如何带好队伍,发挥他们的作用”是林生兵考虑最多的一个问题。他采取了一系列措施,其中一个是加强学习。他们2周举办一次“大学习”,林生兵自己也参与授课。

  目前,碳纤维是创新研究院的工作核心,如何根据市场需求向复合材料方向发展形成产业链,林生兵面临新的挑战。“价值体现在后面,我们要往下游走,上下游联合起来。”他说。

  上下求索研制“外壳”

  正在他们卯足劲打造产业链时,2020年6月,一则上级通知突然降临:应冬奥组委要求,为火炬“飞扬”研制碳纤维外壳。公司领导高度重视,给予各方面支持。

  接到任务后,林生兵想到的第一件事是找样品。上海石化有几位员工是2008年北京奥运会火炬传递者,他就到其中一名员工家里取来“祥云”火炬参考。

  然而,困难超出所有人想象。“祥云”最上端燃烧部分采用铝合金材料,燃烧口在内壳中间;而“飞扬”外壳采用碳纤维,燃烧口在内壳和外壳之间,这要求碳纤维外壳能经受住800摄氏度以上的高温。而一般树脂和碳纤维复合材料只能经受200摄氏度左右的温度。

  哪里找到耐高温的树脂成了当务之急。他们先找到清华大学研究陶瓷材料的教授,对方建议在碳纤维上涂陶瓷。经过几次交流和论证,林生兵等团队成员认为这“既不可行,也不好看”。

  这时,有人想起金山有一家民企有耐高温树脂。果然,这家企业研发出的第三代聚硅氮烷树脂,能够满足需求,众人喜出望外。

  一波未平,一波又起。“祥云”火炬结构简单,而“飞扬”旋转上升,如丝带飘舞的造型怎么做?他们几经周折,慕名找到东华大学三维编织团队。200多锭碳纤维,从经向、纬向、法向三个维度像编织羊毛衫一样,解决了造型问题。

  2020年10月初,林生兵带上2支“飞扬”外壳,兴冲冲进京“赶考”,向冬奥组委汇报展示。万万没想到,点火后一分钟不到,火炬竟出现两个火焰点,外壳还蹿起一股小火苗,且有起泡、开裂现象。众目睽睽,林生兵的笑脸僵住了,恨不得穿上隐身衣遁身而去。

  回来后,他们马上用DSC等综合分析,判断外壳成型温度不到位、且速度过快产生热胀冷缩。于是,他们在“马弗炉”中烧制时,先慢慢升温,再慢慢冷却,并找到一家制氢单位反复测试。烧制时间由原来半天延长至一天。

  2021年春节后,林生兵再次进京,终于完成使命,成功解决了碳纤维复合材料耐燃烧、耐高温的重大难题,他多日紧锁的眉头舒展开了。

  左右牵线总装“飞扬”

  正当林生兵以为能松一口气时,2021年3月,冬奥组委又布置过来新的任务:由中国石化负责“飞扬”火炬的生产任务。因为有过前期参与研制的工作经验,量产任务毫无意外地落在上海石化身上。

  研制火炬外壳很难,而“跨界”生产火炬也绝非易事。且不为人知的是,“飞扬”火炬配件研制和量产来自不同省市、不同性质的单位,最后要由上海石化这个“门外汉”总装,困难不言而喻。尤其是里面的减压阀、储氢气瓶属世界难题,而“飞扬”使用氢气燃烧,需要在一虎口的距离,将压力从420公斤力/平方厘米减至接近标准大气压,且保持稳定流量,难度可想而知。

  牵头承担火炬“飞扬”量产任务,既是国家对上海石化的考验,更是对上海石化的无比信任。所以,上海石化党委很重视,提出“要讲政治,为国家、为冬奥会作贡献”。

  为此,创新研究院成立了11人服务保障团队,以及13人组装团队,林生兵是负责人。但协调各家单位不像在公司内部,对方有自己的工作,会考虑自身利益,往往先指出其他单位问题。一次,听到两家单位正在推诿,林生兵在电话里急得发脾气说:首先要保证质量,在确保合格的情况下不要吹毛求疵,影响量产进度。说完,他派人去这两家单位蹲点指导和督造。

  天有不测风云。林生兵在公司组织的体检中查出了问题,这时再也熬不住了,去医院复查,情况不太好。2021年9月3日,林生兵接受手术,住院期间也每天协调指挥,一出院就迫不及待地上班。公司各级领导反复叮嘱他,一定要注意休息。

  当时,林生兵的妻子有些生气,说:“身体是基础,养好身体,才能更好地工作,你还要照顾家庭呢!”

  听到妻子关心的责怪,林生兵微微一笑,没有做言语上的解释,把所有的心里话都写到了脸上。妻子看着没办法,就给他加了一件毛衣,叮嘱别太累了。

  时间不等人,冬奥会世界关注,林生兵转身去单位忙他的“飞扬”火炬了。终于,“飞扬”火炬样品通过冬奥组委检测和第三方验收,专家评价“飞扬”具备“轻、固、美”的特点。这次,林生兵笑得合不上嘴。成功来之不易,连他的团队也不知道,他在接受手术后,还根据医生建议先后接受了四次巩固治疗,每一次都是从病房回家稍作休整后奔赴战场。

  9月20日,世界首支用碳纤维外壳制造的“飞扬”火炬,在雅典点燃。

  近日,1200支冬奥火炬启程运往北京,林生兵将带领他的团队继续为冬奥火炬提供组装和传递保障服务。

责任编辑:杨晶

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