这是一片全球最大尺寸的三维织物复合材料叶片，将用于国产大型客机的发动机。它由碳纤维复合材料和钛合金组成，线条优美，曲面复杂。近日，在上海市石墨烯产业技术功能型平台看到了它的“婀娜身姿”。

这款具有自主知识产权的叶片由中国航空发动机龙头企业设计、同济大学和南京玻璃纤维研究设计院制造，已获10项发明专利授权和3项软件著作权，绕开了GE等国外企业构筑的知识产权壁垒。中国航空学会鉴定委员会认为，其整体达到国际先进水平，部分技术国际领先，具有很好的应用推广前景。

“2020年与石墨烯平台合作后，我们仅用一年多时间就建成了航空发动机风扇叶片的生产系统。”同济大学教授贺鹏飞说。上海市石墨烯产业技术功能型平台是一家新型研发机构，它与高校合作，为何会加快科研成果的产业化进程？

(资料图)

“CTO+CEO模式”推动中试

石墨烯平台位于宝山高新技术产业园区，根据《上海打造未来产业创新高地发展壮大未来产业集群行动方案》，这里正在打造未来材料产业。在材料产业创新链上，中试是重要一环。高校研发的新材料通过中试才能进入产业化阶段，但高校实验室不具备开展中试的条件，为了填补从实验室到生产线之间的空白，石墨烯平台应时而生。在市发改委、市科委、宝山区等支持下，这家旨在推动产业技术研发与转化的机构已建成一系列中试基地，供科研团队使用。

上海市石墨烯功能型平台（上海超碳公司）

同济大学航空航天与力学学院贺鹏飞教授团队就是其中之一。与石墨烯平台合作前，他们与一家航天国企合作试制航空发动机风扇叶片，但对企业来说，这只是“额外工作”，完成日常生产之余才能给他们使用设备和场地，所以中试进展比较缓慢。

2020年夏天，贺鹏飞在宝山区科委推荐下拜访了石墨烯平台。这里的中试基地以及与多所高校合作的成功案例，让他相中了这家新型研发机构。双方牵手后，同济科研团队得到一个约1000平方米的中试基地。石墨烯平台还出资近1000万元，采购了多台制造和测试设备。人员方面，5位平台员工协助中试，包括项目建设、环评、生产安全、原材料采购等所有综合服务保障工作。

“这就是科技成果转化‘CTO+CEO模式’，让科学家做中试项目的CTO（首席技术官），我们公司的项目经理做CEO（首席执行官）。”石墨烯平台董事长梁勇说，“有了项目经理团队的服务，科学家可以更专注地解决技术问题。”

“三明治结构”绕开国外专利

走进中试基地，同济大学副教授李文晓介绍了航空发动机风扇叶片的制造过程。“这是高温压机，同济实验室里放不下这么大的设备。”“那是我们研发的非等温RTM模具系统。RTM（树脂传递模塑）是一种用外压把树脂注入纤维材料编织成的预制体内，再固化形成构件的工艺。”

中试基地工作人员把碳纤维预制体放入模具。

在非等温RTM模具系统的真空环境中，通过精确的控温和控压，基体树脂被注射到钛合金与碳纤维混合结构预制体内，随后加温固化，打造成形状精准、结构复杂的“复合材料钛合金混合结构”风扇叶片。在制造过程中，石墨烯平台生产的石墨烯纳米材料也有用武之地，提升了材料的强度和韧性。

“这款风扇叶片的部分结构像三明治，与国外大公司设计的‘复合材料+金属包边结构’不一样，避开了它们的知识产权壁垒，解决了风扇叶片设计和制造的卡脖子问题。”李文晓说。令人欣喜的是，中试基地生产的风扇叶片在减重效果上与“复合材料+金属包边结构”叶片不相上下，而且能满足抗鸟撞等适航要求。

近年来，涡扇航空发动机的风扇系统占总重量的比重不断提升，所以制造大尺寸的轻质风扇叶片，已成为涡扇发动机的关键技术之一。在工业和信息化部支持下，同济大学攻克了轻质风扇叶片的制造关键技术，并与石墨烯平台联手实现了产业化。目前，中试基地的风扇叶片年产量可达100片。

“先投后股”支持高科技企业

为加速科研成果的产业化，石墨烯平台还将通过“先投后股”，完成上海鹏霄复合材料科技有限公司的增资扩股。这家企业去年成立于宝山区，由同济科研团队创立，其产品就包括航空发动机风扇叶片。鹏霄公司还在探索将高性能复合材料应用于其他领域，如新能源汽车、储氢设备、风力发电叶片等。

“先投后股”是指针对科技成果转化项目，前期以支持项目方式向企业投入财政资金，在企业进行股权融资时，将所投入的资金转化为股权，并由国资企业持有，伴随企业成长一段时间再执行股权退出的支持模式。

在鹏霄公司成长过程中，石墨烯平台投入大量资金，采购了中试设备，并为中试生产和企业运营提供了一系列服务。根据项目入驻协议，平台将获得中试成果的部分收益。同济团队通过让石墨烯平台成为鹏霄公司的创始股东，使这部分收益落地；再通过后续融资把公司估值放大，为平台带来收益。

工作人员用叉车搬运复合材料模具。

“我们很看好鹏霄公司的发展前景。”梁勇表示，因为航空发动机风扇叶片位于高性能复合材料产业链的顶端，参考美国同类产品，一片叶片的售价预计高达30万元左右。在新能源汽车、风力发电等很多领域，高性能复合材料也有广阔的应用推广前景。新型研发机构与高校科研团队联手推动成果转化和企业孵化，实现了双赢。

《上海打造未来产业创新高地发展壮大未来产业集群行动方案》指出，高性能复合材料属于未来材料产业集群，要在浦东、宝山、金山等区域提升产业转化承载能力，持续攻关航空发动机用金属基复合材料等技术。

近日，我国首套万吨级48K大丝束碳纤维生产线在金山区投产，给高性能复合材料产业链带来了利好。业内将每束根数大于4.8万根（简称48K）的碳纤维称为大丝束碳纤维，其生产成本仅为小丝束碳纤维的一半左右。“国产大丝束碳纤维可用于汽车、氢能、风电等民用领域，价格比进口大丝束碳纤维便宜，这对鹏霄公司今后的发展很有利。”李文晓的话语中，透着对上海未来材料产业的憧憬。

文字：俞陶然

编辑：肖璐

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关键词： 航空发动机 复合材料