常启兵：“碟式”陶瓷膜的前行者

科技日报记者 马爱平

在景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院，常启兵拿着一片碟片状的陶瓷膜，他告诉记者，这是我国自主生产的碟状陶瓷膜，在处理高粘度、高固含量料液方面具有独特的优势，兼具有了管式陶瓷膜和平板陶瓷膜的技术优势，代表了陶瓷膜的技术发展方向。

（碟状陶瓷膜）

景德镇陶瓷大学作为唯一以陶瓷命名的大学继续传承着千年窑火。一群科技工作者在这所大学中为陶瓷的发展默默奉献，景德镇陶瓷大学教授常启兵就是其中一位。

常启兵首次接触陶瓷膜是在2000年，那时刚进入中国科学技术大学攻读研究生。

“初生牛犊不怕虎，总认为陶瓷膜不过是一种多孔陶瓷，研究相对简单。然而随着研究的深入，才发现陶瓷膜是一个‘矛盾汇集体’：分离膜层厚了，渗透通量下降，分离膜层薄了，容易无法完全覆盖支撑体，产生大孔缺陷；分离膜孔径小了，能有效拦截，但渗透通量下降；分离膜孔径大了，无法拦截，甚至更容易堵塞膜孔，失去渗透通量。”常启兵回忆，“在解决问题的过程中，觉得总是‘压下葫芦浮起瓢’。每一种控制都需要小心翼翼。好在经过不断地摸索，我逐渐掌握了陶瓷膜的科学规律和关键制备技术。”

然而，陶瓷膜作为分离技术，本身就需要通过规模化应用才能产生良好的经济和社会效益，单纯的实验室研究所发挥的作用有限。作为行业性院校，景德镇陶瓷大学在科研技术的产业化转移方面具有浓厚的氛围，这为陶瓷膜的产业化发展提供了良好的基础。

常启兵自2007年进入景德镇陶瓷大学后如鱼得水，先后作为主要成员完成了《纳米涂层修饰陶瓷膜及其在油水分离中的应用》《陶瓷膜产业化制备技术升级的研究》等3个国家国际科技合作项目以及主持《超薄Al2O3平板陶瓷膜的成膜过程及其在含油废水处理的抗膜污染性研究》等国家自然科学基金项目。经过长期的技术积累，形成了17项发明专利技术。以此为基础，通过技术入股方式，合作成立了重庆兀盾纳米科技有限公司，开启了陶瓷膜的产业化之路，重点生产管式陶瓷膜和平板陶瓷膜系列产品。

陶瓷膜的顺利产业化并没有阻止常启兵的前进脚步，反而使其研究更贴近市场，对市场需求有着更强的敏感性。

在一次偶然的机会，常启兵接触到一个残破的圆盘状的陶瓷，被告知这是一种陶瓷膜。基于强烈的技术敏感性，他意识到这种陶瓷膜兼具有了管式陶瓷膜和平板陶瓷膜的技术优势，在处理高粘度、高固含量料液方面具有独特的优势。

常启兵为这种新型陶瓷膜取名为碟式陶瓷膜。

（碟式陶瓷膜的内部孔道）

碟式陶瓷膜具有飞碟式的外部形状，内部含有螺旋形的渗透通道，具有分离功能的膜层在碟式陶瓷膜的外表面。渗透液通过碟式陶瓷膜表面进入到内部的渗透通道，然后通过中空的中心轴流出体系。

“由于碟式陶瓷膜具有复杂的形状，不要求具有飞碟式的外部形状，内部含有螺旋形的渗透通道且渗透通量只能在碟式膜中心开口，且为了满足旋转的需要，碟式膜还必须具有规整的外形尺寸和居中的重心，这大大增加了碟式陶瓷膜的制备难度。”常启兵说。

功夫不负有心人，在长期陶瓷膜制备技术积累的基础上，经过3个月的尝试，常启兵发展出辊轧成型-干压成型制备碟式陶瓷膜的技术，降低了陶瓷膜支撑体的制备技术难度，特别是控制碟式膜内部孔道的尺寸规范性，进而提高碟式膜重心可控，大幅提升了产品的成品率，降低了碟式陶瓷膜的成本，解决了碟式陶瓷膜的复杂成型和形变控制等核心问题，并实现了量产。

不满足于技术模仿，在现有碟式陶瓷膜的基础上，常启兵又进一步开发出微孔道碟式陶瓷膜和外支撑碟式陶瓷膜，从而满足不同的应用需求。

“微孔道碟式陶瓷膜具有一体化结构，大幅提升了碟式陶瓷膜的有效过滤面积。而外支撑碟式陶瓷膜在提高碟式陶瓷膜强度的同时，还进一步强化了对料液的扰动，减少了膜表面浓差极化和滤饼层厚度。这两种新构型碟式膜的进一步开发，将丰富碟式陶瓷膜的产品类型，可适应多种料液处理的需求。”常启兵说。