神奇净水材料这样炼成

神奇净水材料这样炼成

本文转自：新华日报

□ 本报记者鹿琳

7月21日，南京公诚节能新材料研究院小试实验室里，矿泉水瓶大小的透明实验装置内，水流正缓缓经过一组新金属材料制备的涡轮。令人惊奇的是，该装置已连续运行超过半年，却没有产生肉眼可见的水垢。

在家庭日常用水中，人们时常会遇到烧水壶结垢、水垢堵塞淋浴头等问题。传统的净水器通过添加盐等化学试剂，净化一吨纯净水会产生约半吨废水，对水资源造成极大浪费。去年，该研究院研发出国内首创的纯物理式阻垢除垢材料，实现了物理除垢和废水“零排放”。这一产品应用于家用净水产品中央柔水器，今年一季度上市以来，半年时间已销售超3万套。

在实验室内记者看到，伴随水流经过，没有插电的实验装置，却显示产生电流60微安，不插电源怎么会产生电流？水垢又去哪儿了？

“实验装置中看似普通的涡轮扰流器，其制备材料是由铜、锌、镍等9种电负性不同的金属，采用特殊工艺高温熔炼而成。”面对记者的疑问，南京公诚节能新材料研究院创新中心主管叶天宝介绍，这种合金材料可向水中释放电子，阻止钙镁离子和碳酸根结合，既能有效保留水中有益健康的钙镁矿物质，又能防止涉水家电产生固体沉积物和被腐蚀。

“我们的技术创新，其实是被‘逼出来’的。”南京公诚节能新材料研究院总经理孙俊杰介绍，研究院是2018年联合西北工业大学材料学院人才团队共建的新型研发机构，此前长期从事工业领域大型循环水管道的除垢防垢和节能，客户多为高耗能的电厂、油田、化工厂等。去年南京发生疫情期间员工无法出差，工厂的实际工况看不到，只能线上交流，传统业务陷入停滞。直面疫情，危中觅机，研究院技术团队主动转换赛道——工业领域的阻垢除垢技术，能否应用于家庭？

工业和民用是两个完全不同的领域，技术创新面临多重难题。从选材到配比再到加工制造，团队前后经历了上百次试验。“首道难题是选品。”研究院院办主任蔡雨益介绍，多年从事工业水除垢，研究院确定了20多种金属具备储电功能，在此基础上继续测试，最终选定9种金属作为原材料，其中的每一种，几乎又从90%到99%的纯度试了个遍。光是选品，团队就花了数月时间。

第二道难关是9种金属的配比，全靠研究团队一遍遍摸索。熔炼工艺也是挑战，叶天宝说，一个中频炉能熔炼超300公斤金属原料，耗费十几万元，起初成品率不足1%，团队顶住压力，一边“烧钱”，一边对熔炼工艺不断优化改进。

更大的难题在于，金属熔炼时看不到状态也不能检测，只有加工成型之后才能进行性能测试。一位技术人员表示，每次试验都像“开盲盒”，前期无从判断效果好坏。记不清有多少次，历经艰辛终于制作出满意的棒料，信心满满进行试验却发现，有的缺乏延展性不可加工，有的成品率太低不能量产，只能一切从头再来。

“这个过程，对心理是极大的考验。”孙俊杰回忆说，新材料的研发周期长、投入大、收益见效慢，研究院先后投入了上千万元。

不断调整选材、调整配方，甚至调整材料的切割方式，历经上百次试验，去年9月，研究团队终于“炼”出了物理方法阻垢除垢的材料。“材料稳定制备后，我们的产品依然在不断优化调整。”