破局微流智造，「象生科技」重塑生物基及高性能材料新格局

「前言」1

在全球视野下,以生物基代替化石基产品并转向低碳经济已成为全球解决环境问题的长期战略。然而,生物基材料行业在快速发展的同时,也面临着诸多挑战:生产安全性的提升、环保措施的加强、关键技术的突破,以及规模化应用的拓展等,均为行业的“痛点”问题1。

针对这些难题,传统化工领域的技术、工艺和装备难以满足生物基及高性能新材料产业发展的迫切需求。在此背景下,微流智造技术应运而生,以安全、环保、绿色及低成本的优势,实现生物基材料从研发到生产的全链条贯通,成为破局的关键。

象生科技作为一家专注于生物基及高性能新材料微流智造的公司,以前瞻性的战略视角与颠覆式技术创新,正逐步重塑微流智造的新格局。公司创始人于超教授,凭借其在美国布朗大学、深圳清华大学研究院的丰富科研技术积淀,敏锐捕捉到非均相纳米催化、微反应技术在解决生物基新材料行业生产痛点上的巨大潜力。

2023年,于超教授携手研发团队,在深圳清华大学研究院成立了生物基新材料研究中心,专注于构建生物基及高性能新材料微智造平台。通过不断的试验、探索与实践,成立产业化公司——象生科技,致力于推动绿色智造技术的落地应用。

目前,象生科技独创的纳米催化与多相流微反应技术平台,已成功实现生物酶及纳米催化剂的高效转化,并量产推出生物基材料FDCA、PEF拳头产品。同时为多家电子化学品、PI聚酰亚胺特种单体、高纯试剂行业客户提供了高效、环保、低成本的工艺解决方案;开发的多款新材料产品已成功在特种工程塑料、芳纶纤维、电子半导体等领域实现落地应用!

「创业初衷,实现0-1的突破」

创业,是一场融合技术、产品、工程、市场等多重要素的综合考验,核心在于实现从“0 - 1”的技术突破、从“1-10”的工程化落地。如何将技术成果转化为工程化产品,并与真实的应用场景和市场痛点需求相契合,是每一位创业者必须回答的问题。

象生科技创始人于超,其创业初衷深深植根于个人的成长经历。在青少年时期,他频繁跟随父亲穿梭于山东、广东的化工厂之间,亲眼目睹了传统化工企业因技术观念滞后与生产方式粗放而经历的起伏。这段经历让他深刻认识到,行业的技术转型升级已迫在眉睫。

在微流反应器装备领域,过往的行业惯例大多是对美国康宁等国际巨头的液液均相反应技术进行模仿,导致行业应用范畴狭窄,局限性显著。于超教授敏锐地洞察到这一局限,并决心带领象生科技走出一条差异化的发展道路。

象生科技创业第一步便是打破这一局限,选择搭建多相流微反应器平台,特别是针对气液固多相复杂反应体系。多相反应不仅能提高反应效率,还能实现更复杂更高效的催化过程,在精细化工、能源转化和材料合成中至关重要。

面对均匀混合难、传热传质复杂等技术挑战,象生科技通过大量实验和模拟计算,不断尝试不同的结构设计、流体动力学数据的积累与材料选择,最终成功开发出新型多相流微反应器,实现了气液固非均相连续微反应的工程突破。

而微反应器技术为这些反应提供了独特的过程强化,如精确的流体控制、高效的传质和传热性能,使得复杂反应可以在更小的尺度上实现,并显著提升产品的选择性和产率,抑制副反应的生成。

如今,象生科技已成功开发出纳米负载型催化剂、生物基材料FDCA、PEF、关键PI单体及电子化学品等核心产品,并在无菌包装、特种工程塑料、耐高温尼龙、高性能聚酯纤维等领域成功落地并推广,还已与多家世界五百强企业供应链达成产品合作意向。

于超表示“我对国家的科技创新充满信心,坚信通过创业,我可以将先进的微反应器技术与实际产业需求相结合,解决新材料行业痛点,推动高效、安全、环保的生产模式,实现科技成果的真正价值。”

象生科技瞄准差异化市场,快速响应市场需求,实现了从0到1的突破,为绿色科技创新成长为新兴产业力量、推动新质生产力加快发展提供了典型样本。

「核心技术优势」

据深度了解,象生科技的核心竞争力在于其独创的“多相微流矩阵反应平台”。作为高度集成化的系统,该平台包含多个关键模块,成功突破了多相复杂化学反应的传统瓶颈。

首要亮点在于纳米催化剂模块。该平台通过液滴微流控技术,实现了纳米尺度上的精准反应条件控制,能够合成和优化出高性能的纳米多元配方催化剂。这种催化剂不仅形状和粒径均匀,大幅提升了单原子催化的活性和选择性,同时由于催化剂的非均相性,可以重复循环使用达200-300小时,大幅降低了催化剂成本并减少了材料浪费。

其次是流体模拟计算与结构设计模块。该平台通过独特的模拟计算与微流道结构设计,能够针对不同反应类型进行传热和传质评估,实现湍流强效混合的结构优化。流道形状的多样化设计,如三角形尖角、圆形、折线等,不仅优化了流体混合效果,还减少了压力损失。平台同时还支持跨尺度反应控制,实现从单相到多相催化反应的灵活转换。

相较于传统反应器,象生科技的多相微流矩阵反应平台具有以下显著优势:

· 高效生产:由于反应条件的精确控制和反应路径的优化,传热传质效率提高百倍,显著提升产率;

· 无缝放大:实现实验室和工业化无缝放大,减少实验与工程化风险;

· 安全环保:减少了有害化学品的使用,持液量小,大幅减少三废排放,提升生产的环保性。

· 灵活性强:模块化设计允许快速调整和组合不同的反应器配置,以适应多样化的生产需求。

· 降低成本:催化剂的重复利用和资源的高效使用,帮助企业显著降低生产成本。

从催化剂的合成到最终产品的制备,象生科技的“多相微流矩阵反应平台”以其独特的技术优势提供了一站式微流工艺解决方案,为化工行业提供了一种全新的、高效的、环保的生产方式。

「“1+N”商业模式」

在可持续发展的大背景下,单一产业链条的发展模式已难以为继。如今,“产品+技术”相融合的发展路径,已然成为不可逆的主流趋势。面对国际巨头在关键技术、工艺及装备上的垄断,中国亟需寻找新的突破口。象生科技基于对行业环境的洞察,以及在生物基材料领域积累的成熟经验,推行“1+N”产品战略的商业模式。

在象生科技“1+N”产品战略中,“1”是聚焦在FDCA、PEF生物基新材料的全链条贯通与低成本落地,形成面向未来千亿级蓝海市场的拳头型产品线;“N”是基于纳米催化与多相流微反应技术平台,为多家产业客户在电子化学品、PI聚酰亚胺核心单体、高纯试剂等领域提供定制研发及代工生产服务,为客户提供实现高品质、低成本的绿色合成技术解决方案。

例如,2,5 - 呋喃二甲酸(FDCA)是100% 生物质单体,能从玉米、非粮农作物、秸秆、木屑等生物质原料提取。FDCA结构和物性与石油基单体对苯二甲酸 (TPA) 相近,被视为石油基对苯二甲酸(TPA)的理想替代品,可用于工程塑料、纤维、聚氨酯泡沫、涂料及粘合剂等多个领域。

(FDCA产品图(左)和PEF产品图(右))

(FDCA应用领域图)

在FDCA工艺开发上,象生科技通过自研平台技术,跳出传统框架,率先开发独特的多相微流反应平台,再利用这一平台进行FDCA工艺的创新开发,实现了FDCA的一步法制备。这种创新的工艺路线不仅大幅提升收率、产率和工艺稳定性,还减少了80%的有机溶剂使用,简化了后期纯化流程,降低了生产和三废处理成本。与传统石油基方法相比,碳足迹减少50-70%。

相比之下,其他公司依赖传统的精细化学品开发路径,基于现有化工设备改进工艺,这种方法效率较低,创新性不足。而象生科技的技术优势在于其平台的高效生产、无缝放大、安全环保、灵活性强和低成本等特性,能够灵活应对各种化学反应,提供催化剂开发-微反应工艺研发-代工生产的一站式解决方案,为中国关键底层材料的换道超车提供了象生智慧。

「未来的发展方向」

在当前的产业格局下,生物基行业进入了非常确定的发展期,未来是确定的,方向是正确的,对于象生科技而言,尽管初创之路充满了风险与挑战,但正是这些不确定性,为其提供了螺旋式上升的无限可能。

据悉,象生科技已计划在未来三年内投入1.2亿元用于建设,旨在打造一个集研发、生产、销售于一体的生物基及高性能矩阵材料产业链。预计到2032年,该公司的总产值将达到10亿元,净利润可达1.5亿元,并合计纳税超7000万元。

象生科技不仅深耕生物基材料领域,更将视野拓展至更多绿色高性能新材料的开发,致力于推动新工业革命的进程。于超表示,“‘象生’这个名字基于‘在天成象,在地成形,变化见矣’的思想,我希望与团队一起,共同推动新材料的创新发展,实现万物生成的美好愿景。”

在企业发展的战略规划中,于超强调:“我希望企业未来的发展方向是成为一个行业引领者,在绿色新材料领域不断探索和突破。我坚信通过我们的努力,能够为社会带来更多环保、高效、创新的材料解决方案,推动行业的可持续发展。”

自创立之初,象生科技便依靠市场竞争和技术领先,而非依赖保护或政策扶持。如今,成功实现初步战略目标的象生科技,正站在新的起点上。面对眼前这条宽广而暗礁密布的新航路,象生科技正蓄势待发!