“我們又中了一個海外的標。”4月2日，在武漢科技大學一處實驗室里，該校教授周志輝告訴《中國科學報》，今年他們投了8個標，這是中的第7個。
從研究膜分離技術，到研發膜產品，再到開發膜法循環系統……周志輝帶領團隊走過了20年。如今，他不僅把滲透氣化膜帶到全國各地，市場占有率達70%，還把膜送出了國門。技術成功轉化的背后，是他瞄準目標、持續攻關的不懈努力。
武漢科技大教授周志輝。程毓攝
薄薄的膜，不可小覷
走進周志輝的實驗室，臺面上放著多個金屬盤。盤內十幾個形似白色粉筆的管子惹人注目。管子表面附著他研制的滲透氣化膜——膜的孔徑為納米級，肉眼看不到，用手摸不著。
“溶液通過這些膜，大的分子留下來，小的分子透過去，從而實現分離，使溶液純化或濃縮。”周志輝介紹，膜分離技術是一項高效節能的新型分離技術，曾有專家指出，誰掌握了膜技術，就掌握了化學工業。
20年前，還在攻讀碩士學位的周志輝跟隨導師到化工企業調研，在熱氣騰騰的生產車間里，數十個罐子正在做溶液分離。這種精餾分離要在高溫下進行，不僅能耗大、提純度不高，而且污染環境，存在易燃易爆的危險。
當時，國外已有團隊在做膜分離技術。周志輝成為導師團隊里第一個研究滲透氣化膜的博士。他在實驗室里做了大量的基礎研究，發表一系列論文，畢業后來到武科大工作。
是繼續研究不起眼的膜，還是做高大上的其它工作？徘徊不定之時，武漢一家高科技溶劑提純企業看到他的論文，慕名找來。根據企業需求，他用了半年時間研制出6平方米的膜。企業使用后，產品質量提升了，生產成本降低了，環境污染減少了，效果不錯。
當時，正逢全國樹立和踐行“綠水青山就是金山銀山”的理念，這讓他堅定了科研目標——專注地做綠色環保的膜分離技術。
然而，第一個大項目就讓他遇到了麻煩。
武漢一家制藥企業需要50平方米的膜和配套設備，要求一個月交貨。周志輝找了一個合作伙伴負責研發設備，他自己負責研發膜。每天，他和團隊只做得出1至2個平方米的膜。為了按期交貨，他幾乎不休不眠地做，眼睛都熬紅了。
不料，企業使用后竟不斷出問題。周志輝到現場查看，起初，認為是膜和設備的接口密封不嚴。解決密封問題后，膜又經常斷裂。他把斷裂的膜拿回實驗室檢查發現“不是膜的問題”。他又到現場，發現裝溶液的罐子有鐵銹。換了不銹鋼的罐子后，膜的使用總算恢復正常了。他每周跑這家企業，前后歷時大半年，終于解決了問題。
通過這次的折騰，周志輝體會到，不僅要研發出好的膜，還要研制好的配套設備。他在網上查不到相關資料，于是，在學校支持下租了一個廠房，開始做產業研發。
膜用上去，碳減下來
為了做出理想的設備，周志輝自學機械、自動化等技術，一趟趟地跑企業，向技術工人請教。畫出圖紙后，又到設備廠和師傅溝通，反復調整參數。第一個設備花費半年才做出來，他先自己學會操作，然后手把手地教工人們使用，再放心交給企業。
實驗室做出來的膜管，長度一般在10至12厘米，只有一只粉筆大小，分離的效果很好。而企業連續生產需要的膜管，長度至少要達到80厘米，甚至更長。怎么保證膜孔的均勻分布和連續致密？
膜的厚度，只有頭發絲的200分之一。膜的孔徑，都是納米級的。比如，酒精里的乙醇分子直徑是0.42納米，其它分子的直徑是0.5納米，膜的孔徑要在0.42至0.5納米之間。而這樣的孔徑，要放大30萬倍才看得到。膜的研發難度可想而知。
經過反復的設計和實驗，他們研發出一系列新技術，實現了膜的低碳合成和穩定連續的生產。在實驗室測試——酒精被膜攔截，雜質透過膜后被氣化，分離出高純度的酒精，“整個工藝過程節能安全、循環凈化”。
然而，實驗室培育的是“溫室花朵”，工業化因為環境復雜，需要的是“郊外野草”。怎樣讓膜和設備耐酸堿、強吸附？周志輝帶著團隊深入企業，收集現場的各種影響因素，回到實驗室不斷調整設計和參數。
歷經10多年研發，他們終于攻克了一系列難題，實現了工業化應用，成為國內最早將滲透氣化膜推向工業化的先行者。
一家企業算了算，使用滲透氣化膜后，運行成本節省至少80%，最快2個月收回成本，最慢半年收回成本，還實現了“膜用上去，碳減下來”的效果。
怎樣讓更多的企業應用這項技術？不同行業、不同企業對膜孔和設備的要求不一樣，不同地域、不同老板的打交道方式也不一樣。周志輝的經驗是：“從品質入手，企業要求80分，我們至少做到90分。”
憑借過硬的實力和良好的信譽，他們一步步打開湖北市場。荊州、宜昌、襄陽、十堰，湖北各地企業用的越來越多，先后有60多家企業成為他們的“客戶”。
2020年，國家明確提出“雙碳”目標。周志輝加大市場推廣力度，2023年產品暢銷我國90%以上的省份，被300多家企業使用，銷售量全國領先。
“中國膜”，走出去
據了解，膜的應用非常廣泛，日常生活中90%以上的用品都要用到。比如純凈水，要去除雜質；酒精，提高乙醇濃度；藥品，篩選需要的化合物；芯片，提煉高純度的溶液……使用膜分離技術和膜法循環設備，不僅可以精準地分離出有用的液體，還可以回收廢水廢氣，進行循環利用，實現近“零”排放。
“膜應用越多，碳排放就越少。”周志輝一邊研究適用更多場景的膜，一邊推動膜的產業化，努力讓更多企業應用這項技術。
他告訴《中國科學報》，目前膜技術的推廣應用還很不充分，市場上90%以上的分離處理還在用精餾分離，用膜是高耗能走向節能的重要一步，將有助于推動化工、醫藥、電子、新能源等行業轉型升級。
去年，他按照“研發一代，生產一代，儲備一代”的思路，把團隊師生分成3組，把研發目標瞄向“混合膜”——一種可以用于任何溶液的分離的膜。
周志輝常對師生說的一句口頭禪是“搞快一點”。憑借一系列關鍵技術的創新，周志輝帶領團隊很快建成600多套滲透汽化膜成套設備，單臺設備每年可以處理十多萬噸溶劑。近兩年，他們為各類企業新增經濟效益10.88億元，減少二氧化碳排放22.1萬噸。
2023年，武科大的膜相關項目獲得湖北省科技進步一等獎，并收到來自美國和印度等國家的企業訂單。一片薄薄的“中國膜”，由此走出國門、走向世界。