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【陕西教育新闻网 】从一片荷叶到“中国涂层”:西北大学教授胡军的二十年“破壁”之路

作者:魏梦鸽 张学冰发布时间:2026-11-02阅读:

荷叶表面布满了微米级乳突,乳突上覆盖着直径仅10纳米的棒状蜡质晶体,粗细不足头发丝的万分之一。正是这种微纳米分级结构,让水滴无法润湿表面,只能以近乎完美的球形滚落,并带走污染物——这就是“荷叶效应”。

2005年,在西北大学读硕士的胡军被这一奇妙现象深深吸引。二十多年后,作为化工学院教授的他,带领团队研发出防黏附纳米功能涂层,让“出淤泥而不染”从一片荷叶走进了工厂、油田和航天器。

二十年攻关:给涂层“续命”

“西北大学化工学院一直关注将技术转化为现实生产力,我们的传统就是产学研融合。”胡军回忆,从老一辈的郭人民、张秀成、李稳红教授,到范代娣、马海霞、马晓迅教授,无不体现着将研究落到实处的西大特色,这样的学术氛围早在他读研时就悄悄埋下了一颗种子。

一直以来,新能源、航天、兵工等高端制造业长期被设备结垢、结冰、物料黏附、腐蚀老化等问题困扰;国内防黏附纳米功能涂层领域长期空白,高端产品依赖进口,而进口材料价格贵、耐磨性差,防黏附与耐久性难以兼顾——这是一道亟待突破的“卡脖子”难题。

关注到这一困境,胡军从研究生时期便一头扎进功能性涂层材料研究,试图把超疏水特性赋予材料。此后二十余年,他始终攻关这块“硬骨头”,从界面量子化学模拟到材料腐蚀与防护,从实验室基础研究到企业委托课题,他一步步把技术推向应用。

天然超疏水结构,如荷叶、蝴蝶翅膀、水黾腿部等具有天然脆弱性。在非常小的机械力下,其表面纹理就可能被破坏,导致超疏水特性消失——这也是超疏水涂层制备面临的致命瓶颈。

“这需要我们制备的涂层来源于荷叶,性能还要高于荷叶。”胡军带领团队从微纳米材料可控合成、涂料配方优化两个维度入手。一方面,用碳纳米管将一个个孤立的二氧化硅串联起来,使外力引起的剪切力在很大程度上消散于整个涂层,避免纳米颗粒脱落;另一方面,以“强粘结剂+连续粗糙度”策略,让微纳米颗粒与成膜物质通过化学键紧密铰链。

2021年,团队研发出的超疏水涂层,接触角达到163°,滚动角低至2.9°——前者意味着水滴在材料表面几乎缩成完美的球形,比荷叶表面还“不沾”;后者则代表只需倾斜不到3°,水珠就能自己滚走;同时,该涂层对任意pH值的液体均表现出稳定的超疏水性,这使得产品的使用场景和范围更加广泛,成功解决了价格昂贵和耐磨性差的问题。“即便是表面层被磨掉,暴露的新表面仍然具有微纳米结构,就像涂层在损坏后自我修复一样,赋予了持久的超疏水性。”胡军说。

转身跨界:从“高校教师”到“企业家”

除了教授、博士生导师的身份,这位“80后”学者还是陕西省“特种涂层材料可控合成高校青年创新团队”负责人、陕西龙麟纳纤材料科技有限公司(以下简称龙麟纳纤)创始人。“与其让成果‘锁在论文里’,不如让它‘长在生产线’。”谈及创业初心,胡军这样说。

作为创业“小白”,胡军坦言,一开始顾虑太多:“我对公司的运作一无所知,但工作人员会针对我的问题进行梳理、解答,让我筹备公司的思路越来越清晰。”

2022年,西北大学承担 “三项改革” 试点任务,在中省政策的大力支持下,学校在将职务科技成果不纳入国有资产管理的单列管理框架下,从知识产权、成果转化、服务保障、评价激励等方面进行制度创新,精准推进科技成果转化体制机制改革。

落到胡军身上,这些制度变成了一件件具体的事。学校推行的定制化服务,以“赋权+约定收益”模式将成果转化权交给团队,学校设立微种子基金,引导科研人员进行后端研发;从成果披露、专利申请前评估,到作价入股、公司注册,由专职技术转移机构陪着走完全程。与此同时,更大的平台开始向这个初创团队敞开:依托秦创原创新驱动平台,一批技术经理人主动找上门来,把龙麟纳纤拉入“e起创”计划,在顶层设计、资本金融、运营管理上逐项辅导。

回忆创业种种,最让胡军难忘的是募集资金的过程。“期间需要我们准备好BP(商业计划书),经过多轮答辩。我本身方言很重,对上台演讲比较担心。”团队一遍遍提意见、打磨,让他在实战中愈发自信,表达沟通能力也明显提高。

最实在的支持,是一笔真金白银。2023年11月,在基金管理人的牵线下,团队获得全省首支概念验证基金——西安环大学概念验证基金的50万元投资;2025年,又获得西安市科技局“先投后股”200万元的投资。

然而,从烧杯到流水线车间,初创团队遭遇了新难题:实验中性能完美的纳米颗粒,一旦放大投料,微观结构便出现团聚缺陷,涂层性能不稳定;在高温、高压、强酸碱、高速流体冲刷等环境下,还出现附着力不足、耐磨寿命短、大面积施工不均等问题。面对样品的种种“水土不服”,胡军带着团队一次次深入生产一线,扎根企业现场,找原因、调配方,最终推出一系列兼具超疏水、防腐耐磨、保温隔热等功能的涂层,并在各一线急需场景通过验证。自此,团队掌握了从实验室到规模化生产的全套工艺,并拥有多项核心专利。

团队还参加了人社部、陕西省人社厅举办的博士后创新创业大赛等相关比赛,收获金、银、铜等奖项,更得到专家智库的精准指导与产业链资源对接,获得一次全方位“会诊”。胡军感慨,这场比赛为破土的龙麟纳纤对接上资金、服务、园区和政策资源,让创业之路走得愈稳、愈远。

一份答卷:让“中国涂层”成为“必选项”

如今,依托“秦创原”窗口,胡军团队已形成防结垢、防结冰、防结胶三个系列涂层的产品矩阵,凭借高耐久、高耐磨、低成本的核心优势,快速成为进口替代标杆,填补国内市场空白,在多个领域得到应用。“论文里的创新是0到1,生产线上的验证是1到100。只有走完后面这段路,成果才算真正落地。”胡军说。

在各行业一线,这些涂层带来的改变显著而具体。“为公司新增销售额共计7618万元,新增利润648万元”“整体为生产企业减少因腐蚀导致的停工检修11次”“通过涂层材料的使用,有效避免了水泵汽蚀问题,降低设备维修费用约192万元”……企业出具的一份份《应用证明》,记录着成果落地的真实效果。一组组数字背后,是一个个曾被结垢、结冰、腐蚀困扰的生产现场。目前,龙麟纳纤已建成1吨/年的生产线,服务国内50余家龙头企业,对接企业超200家,目前营业额达400万元,累计创造间接经济效益超2000万元。

从军工企业到航天集团,再到能源集团,从雷达天线到光伏组件,再到化工储罐与管道,涂层正走进越来越多的工业场景。应兵器、航天工业相关企业的迫切需求,团队率先开展超疏水涂层防黏附研究,并初步验证了可行性。团队还与西北地区最大的涂料生产企业——经建油漆签署战略合作、项目合作等协议,组建“科学家+工程师”联合攻关队伍。目前,龙麟纳纤已累计转化发明专利3项、申请发明专利11项,主导行业标准1项,入选科技型中小企业并完成高新技术企业认定。

胡军和龙麟纳纤,正是西北大学科技成果转化的一个缩影。近年来,学校持续推动创新资源向秦创原汇聚,从一个人到一所学校,改变正在成规模地发生。政策赋能,当“不敢转”变成“放心转”,躺在柜子里的专利被唤醒,愿意走进车间的教师越来越多——胡军,是其中之一。

“这也是现阶段新质生产力发展过程中科技工作者应有的使命与担当。”胡军表示,未来,龙麟纳纤仍要死磕“卡脖子”性能指标,让每一代产品“用得住、叫得响”,让“中国涂层”成为全球产业链的“必选项”。

长期从事界面量子化学模拟和材料腐蚀与防护研究,胡军以第一或通讯作者发表论文100余篇,以第一发明人授权发明专利27项,累计主持包括国家自然科学基金青年、面上及中央军委在内的科研项目30余项,连续两年入选美国斯坦福大学“全球前2%顶尖科学家榜单”年度科学影响力排行榜……

“做防黏附功能涂层的领军者”——这是胡军给龙麟纳纤定下的目标。从一篇篇论文到一件件产品,从埋头攻关的实验室到开疆拓土的生产线,从一片普通的荷叶到超疏自洁的涂层……这条路,他走了二十多年。

面向未来,他信心满满。源自荷叶的灵感仍在滋养创新的力量,属于国产新材料的故事,还将继续向前。

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