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我國人造草絲的研發進度與前景

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1、眾所周知,人造草坪有著巨大的市場潛力。目前,我國人造草坪行業的市場現狀,以及科技研發方面的整體狀況如何?
 
人工草坪起源于1966年美國的一個軍工項目中的發明,因其特別耐磨、可頻繁使用,被廣泛應用于橄欖球、棒球、足球等運動場地。據估計,目前世界上人工草坪使用量已達2億平方米以上,而應用最廣的就是運動場。國內從1999年引進進口材料營造首片人造草運動場地,開始了運動人造坪在國內的推廣使用歷程。優良的特性使人造草坪在中國迅速發展,盡管它的流行比歐洲晚了10年,不過人們在很短的時間內便接受了它。短短幾年時間里,全國各地陸續出現了不下二十幾家的草坪生產商,再加上國外品牌在國內的代理商,我國的人造草行業已初具規模,行業產業鏈也逐步形成。1990年,我國只有近1萬平方米的人造草坪運動場,自1997年全面進入中國到1999的兩年間應用面積增長到50萬平方米,2000-2001年應用面積驚人的達到150萬平方米左右??梢運?,我國的人造草行業正開始步入產業發展的成長期。
然而,隨著人造草坪市場的急劇膨脹,“一哄而上”再次體現在了這個新興行業上,生產企業良莠不齊。目前,國產人造草產品每平方米價格在60-100元之間,而進口人造草每平方米價格在170-280元之間,同型號產品差價在100元左右,而經過國際足聯認證的進口草價格更高。國產人造草使用壽命為3-5年,而進口人造草壽命為8-10年,由于國產草質量較差,容易風化、破損,安全系數較小,容易造成運動員損傷。巨額利潤讓一些生產企業和代理商鋌而走險,甚至偽造國際足聯認證資格。面對越來越激烈的市場競爭,我國不少人造草生產企業不是依靠創新提高產品質量,而是想方設法弄虛作假冒充“進口草”,以取得市場份額。目前我國人造草坪企業中,具有自主知識產權的沒有幾家,大多數國產草坪產品的性能與國外同類型產品差距很大,整體科技研發能力還處于相對比較落后的情況。因此,對于目前我國人造草坪行業來說,當務之急是如何盡快遏制“假冒偽劣”的發展觀,同時提高產品質量以及提高企業管理水平和行業規范化。隨著我國部分擁有自主知識產權的有實力企業的崛起,我國的自主品牌也必然將在全球草坪行業中占有一席之地。
 
2、華理泰山新材料研發中心從成立、研發到成果實現,僅僅不到一年時間。請您介紹一下研發中心在研發團隊、資金、設備,以及研發進度等方面的基本情況。
 
“華理-泰山體育新材料研發中心”隸屬于華東理工大學“體育運動材料應用推廣研究中心”,是由華東理工大學和泰山體育產業集團共建的全國首家體育新材料研究開發中心。中心的發展規劃是以“自主創新推動行業技術進步,為中國體育運動材料產業的發展服務”為宗旨,圍繞泰山集團產業方向,把握運動材料行業發展脈搏,開展了眾多有關體育材料方面的應用技術研究;承擔泰山集團的生產技術改進、新產品開發、人才培養和技能培訓任務,發揮泰山集團研究開發中心的功能和作用,充分挖掘雙方的優勢資源,整合和調動政府、社會多方資源,力爭將中心建成該領域的知名研究機構,并成為上海市乃至國家級的研究中心,獲得中國乃至亞洲及國際體育器材、體育設施檢測或認證的資質。
目前,研發中心成立了一支實力雄厚的研發隊伍,包括5位化工、材料等專業的博士以及數名碩士,同時還聘請了具有多年從事相關行業經驗的技術顧問,從產品設計、原材料加工及改性、人造草絲成型工藝以及產品性能測試評價等方面,形成了一套具有自主知識產權的研發體系,并已積極申請了相關專利,同時,根據實際研發過程中遇到的問題,研發中心還在對目前的研發體系進行不斷地完善,期望能夠建設成為科研勢力一流的知名機構。另外,研發中心還擁有諸如雙螺桿造?;?、單螺桿擠出拉絲機、吹膜機、紫外-可見分光光度計、氣相色譜、Brookfield旋轉粘度計、接觸角測定儀、QUV紫外光加速老化試驗機、高低溫循環老化箱、抗黑膠印測定儀、James Machine靜摩擦系數測定儀、抗磨損測定儀等國際領先的實驗設備,同時還在引進人造運動員、滑動行為測試儀、球反彈測試儀等符合FIFA標準的測試裝置,加上泰山體育產業集團雄厚的資金支持,研發工作已經全面啟動。對于人造草絲項目來說,目前研發中心已經完成了國外主流產品的國產化,由研發中心自行開發的完全采用國產原料制備的人造草絲,不論在外觀顏色、力學性能還是耐候性等重要質量因素方面,均已達到國外主流產品的水平,同時在成本價格方面與國外產品相比,也具有很明顯的優勢,目前一共已經開發出了2大類6個系將近10種人造草絲產品,并已投放市場。
 
3、研發成果現已開始試生產,相對現有產品而言,新產品有何技術上的優勢?新產品的性能特點主要體現在哪些方面?
 
目前研發中心已開發出了運動場地草坪和休閑草坪。人造草絲纖維材料是人造運動草坪的核心材料,其性能決定了草坪的運動力學性能、運動安全性能和運動舒適性能。通過對天然草坪的仿生學、運動力學性能和運動安全性能的研究,形成了人造草絲材料設計的基礎理論和方法, 其次按照有機-無機界面化學與工程特征,開發出無機顏料和功能納米粉體的表面處理關鍵技術。實現無機納米粒子在有機基體中的分散。同時解決了國產樹脂的性能缺陷,以及生產過程中的人造草絲拉絲成形工藝和工程技術。新產品采用納米材料改性技術,自主研發出了影響草坪最終性能的主要原料,如功能母粒和顏色母粒等。并結合熔融紡絲技術,優化工藝參數,通過設計拉絲的溫度場、剪切應力場和拉伸應力場,改善無機納米復合聚合物熔融拉絲成型加工過程中的結晶過程,制備出納米復合人造草坪。
新產品的性能特點主要體現在:
1耐候性能好:由于納米材料的表面效應的影響,其對紫外光的吸收作用更為優異,草絲經過QUV持續長時間惡劣的氣候老化測試,顯示出優異的抗紫外光老化性能,而且色牢度相當高,能夠長達8年不褪色。
2耐磨性好:采用納米復合材料對草絲材料增強,顯著改善了草絲耐磨性。
3安全性好:采用納米改性技術,制備了具有柔軟和韌性的新型材料,能有效降低草坪對運動者關節的沖擊,使運動者在旋轉、快速移動、急停中,減少運動傷害,保證運動安全。
4環境親和性好:采用完全基于自然環保標準的產品解決方案,所用原材料不含重金屬,草坪可以在任何地方安全使用。
 
4、作為國內第一個體育新材料研發基地,草坪研發肯定會遇到這樣或那樣的困難和限制,你們在遇到這些問題時是如何處理的?
 
您說的很對,不論做什么項目的研究開發,遇見各種各樣的問題和困難是在所難免的,關鍵是你在面對這些問題和困難時的態度。同樣的事,就看你怎樣去看待、怎樣去思考。你若輕易言敗,可能就意味著放棄;你要只是把它當作挫折,就意味著你不是選擇放棄,你選擇的是自強不息,是在低谷中堅持,受挫中再起,最終你必然會從困難中走向成功。
作為國內第一家體育新材料領域的研發中心,華東理工大學以及泰山體育產業集團甚至國內體育行業都對我們滿懷著期望,其中的壓力可想而知,同時我們也一直希望能夠把中心建設成為該領域在國內乃至世界上知名的研究機構,于是,有了堅定的目標就有了勇往直前的動力和勇氣,盡管我們研發團隊才剛組建不到一年,但很團結,每個人在研發過程中都盡心盡責,在面對研發過程中出現的各種問題和困難時,我們通常都是坐下來溝通,一起面對困難,一起協商解決。另外,由于在整個草坪項目的研發體系中,我們每個人都有著各自比較明確的方向,每人的研究成果最終整合在一起才能形成一整套完善的草絲生產體系,因此在研發過程中,在遇到并解決困難的過程中,我們研發團隊也形成了一種很默契的團隊精神,同時我們也希望能將這種精神延續下去,使我們整個團隊在將來面對更多的研發挑戰中能夠立于不敗之地。
 
5、您是如何看待科技研發在體育材料產業發展中的作用的?
 
在21世紀的今天,體育將成為能夠體現我們國家綜合國力、振奮民族精神的宏偉事業。現代科技的飛速發展,對體育產生了前所未有的影響,因此科技開發已成為對體育發展水平具有決定性的因素,其中體育先進、新穎的材料的開發及應用則是提高體育科技水平的重要條件之一。2008年北京奧運會也提出了“人文奧運,綠色奧運,科技奧運”的理念。由此可見,開發高科技含量的體育材料在體育運動產業發展過程中扮演著舉足輕重的角色。
高新材料在體育運動中運用領域廣泛,不僅能使體育競技更加激烈,運動成績不斷提高,而且還能豐富全民健身運動的內容,加快全民健身運動的普及與推廣。高新材料在體育運動中的運用,是體育運動長足發展的需要,而體育運動的發展又反過來迫使人們去認真探索與利用新的材料,研究開發高新材料與體育運動發展的相互關系,從而更進一步提高高新材料在體育運動中運用的作用和提高體育工作者對新型材料運用的能力??梢約嶁?,隨著體育材料學的逐步發展與成熟,體育材料的科技研發必將發揮其越來越重要的作用。
 
 
6、您認為人在草坪的技術發展趨勢如何?請您談一談下一步的研發思路。
 
經過40多年的發展,人造草坪已應用于各種體育運動場所和休閑場所,國際足聯已決定在2010年南非世界杯采用人造運動草坪。但是,目前人們在開發人造草坪時更多關注其運動性能,而忽視了其與環境、運動員的相互關系,隨著人造草坪運動性能的越來越完善,今后人人造草坪將會朝著高仿真性能、環保性能以及運動舒適性能方面發展。
華東理工大學體育新材料研發中心目前在人造草坪技術方面已經處于國內領先地位,在某些方面甚至超過了國際同等產品水平,但我們并同時也看到我國人造草坪行業整體上還落后于其他發達國家,作為國內第一個體育新材料研發基地,我們有責任有義務去促進中國人造草坪行業的可持續發展。在技術上,我們將針對人造草坪的不足,在下一步的工作中,將重點開發以下幾個方面:
(1)環境友好性能。人造草坪無須噴灑農藥,后期維護用水大大少于天然草,但人造草絲纖維含有的各種有機助劑和顏料中鉻、鉛、鎘等重金屬還沒有完全避免。今后將會完全消除重金屬和各種助劑帶來的危害,另外,選取草坪制備材料時,充分考慮其可回收性,力求做到所有材料均能重復利用。
(2)仿真性能。人造草坪不僅在顏色與外形上與天然草接近,還應具有天然草的芳香,更重要的是應當安全、舒適不會對運動者形成傷害,目前人造草坪還未達到天然草柔軟安全的觸感以及舒適的運動體驗。
(3)安全舒適性能。在提高人造草坪運動性能的同時,做到舒適度與安全性,有效防止運動員滑鏟時可能出現的腳部扭傷或皮膚劃傷,同時易于球員快速適應。