松下高氧浓度的魔幻薄膜诞生记

在人们追求健康的过程中，吸氧成为一场热潮。引发这场热潮的就是松下电器产业去年3月上市的富氧供应机和富氧空调。 现代住宅的密封性越来越高，室内空气很容易变得污浊。如果能向室内输送氧气浓度较高的空气，那么在室内也能得到像室外那样的新鲜效果，这就是松下富氧供应机和富氧空调的卖点。这个在老式家电领域开拓出的前所未有的新突破口赢得了用户的青睐，上市一年不到，两种商品的销售额就已高达120亿日元（约合人民币9.23亿元）左右。 松下1月15日发布了新型富氧供应机和富氧空调。并且还发布了另外4种产品，包括在空气不易流通的浴室里也能让人呼吸自如的富氧热水器。该公司准备通过不断扩大产品阵容，到2004年度将富氧相关商品的销售额提高到500亿日元（约合人民币38.5亿元）。 松下寄予厚望的V商品 “V商品”是指可使松下在某一领域获得市场占有率第一的战略性商品。作为2004年度的“V商品”，松下选定了71种产品。富氧相关商品也与DVD录像机和超薄电视等主力商品一起被选为V商品。富氧相关商品极有可能成为松下在家电领域追赶凭借负离子而领先一步的夏普的有力武器。 不过，提高生活空间的氧气浓度究竟有多大的好处呢？松下与日本广岛国际大学联合进行的试验明确地告诉了人们这个问题的答案。在让21名参试人员进行5分钟的简单整数加法运算的实验中，在氧气浓度较低的空气环境中运算与正常的空气环境相比，回答问题的数量少而且误答率很高。 此外，在肌体疲劳度指标即血乳酸浓度（Blood Lactate Level）的对照试验中也已证实：步行30分钟后，吸10分钟氧气浓度为30%的空气，体内乳酸含量的下降幅度要大大超过呼吸正常空气时的幅度。当然，氧气浓度太高，也会产生害处。一般来说，只要浓度不超过40%，就可以长时间吸入。 关键是厚度仅万分之一毫米的薄膜 那么，含有高浓度氧气的空气是如何产生的呢？其中的关键就是一种厚度仅为0.1微米（1/100万米）、名为富氧膜的超级薄膜。富氧膜是由硅类高分子做成的，具有特殊的性质：与占空气一大半的氮气相比，能让氧气以2.5倍的速度通过。 如果让空气通过这种富氧膜，当空气穿越复杂交错的高分子链缝隙时，透过速度慢的氮气比例将会下降，而透过速度快的氧气比例则将上升。正常的空气由大约21%的氧气、78%左右的氮气，以及少量氩气和二氧化碳组成。而通过富氧膜后，就可以将氧气浓度提高到30%左右。 这种薄膜还可以应用于其他气体。比如目前已知，可使食品变质的乙烯（C2H4）和水蒸汽分别能够以氮气的6.1倍和2.2倍快速透过这种薄膜。但是为何会在透过速度上产生这种差异，其原理目前尚未查明。 由于这种富氧膜太薄，若是单独用，很快就会损坏。因此要通过加贴一层厚50微米、叫做多孔支持膜的高分子膜来维持其强度。顾名思义，多孔支持膜上布满了无数直径0.01微米的小孔，以便透气。 作为富氧空调，室外机中配备了采用这种富氧膜的富氧装置。在内侧中空的塑料板表里两面贴上富氧薄膜，然后将多枚塑料板再重叠起来就可组成富氧装置。利用真空泵将富氧装置内部压力降低到400hPa（百帕）时，外部空气将透过富氧膜，进入富氧装置内部。通过以每分钟2.2～3升的速度向室内送入氧气浓度约30%的空气，就能将室内氧气浓度永久保持在与新鲜空气相同的21%左右的水平上。 松下目前仍在继续研究如何提高氧气供应量及浓度。如果富氧膜性能获得进一步提高，那么甚至能够配备于汽车引擎中，用来提高燃效。松下正在同多家汽车厂商进行联合研究，同时还将开发通过向车内提供氧气，来抑制车内人员打瞌睡。 从试验设备来看，目前氧气浓度已经能够达到40%，如果能再设计得更小、更轻的话，甚至可以作为肺气肿等呼吸障碍患者所使用的便携医疗器械，取代笨重的氧气瓶（Oxygen Bottle）。 23年矢志不移，魔幻技术开花结果 富氧膜的开发绝非一帆风顺。它的开发过程始于上世纪80年代。富氧膜技术萌芽于松下擅长的薄膜电容器制造技术。薄膜电容器采用的是将很多极薄的树脂薄膜重叠起来的结构。在研究这种树脂薄膜的过程中，松下的研究开发部门发现了它的优先透过氧气的性质。 在第二次石油危机（1979年～1980年）的第2年，恰巧赶上日本国内大力倡导节能的形势。如果有一种能够提高热水器等产品燃烧效率的高浓度供氧装置，就可能在产业需求方面形成一个巨大的市场。因此，以松下的薄膜电容器专业制造厂——松江松下电器（日本松江市）为主导，开发工作就正式启动了。 但是，开发难度很大。最大的问题是薄膜的耐用性。尽管现在可以确保10年的耐用性，但在开发之初，薄膜寿命仅3个月。“要长时间让尽可能多的空气通过非常易坏的薄膜——必须满足这种两相矛盾的要求”，松江松下电器薄膜研究部门薄膜技术开发小组负责人畠中茂树回顾说。 首先，为了提高富氧膜自身的强度，松江松下电器对各种材料进行了测试，最后终于找到了一种高分子材料，它既具有可做出薄而均匀的薄膜的柔软性，又具有足够的耐压强度。其次，还在支持膜的形状上下了一番功夫。最初，由于为了加大空气流量，而将孔径设计得太大、结果失败。最后采用的是一种楔形的孔状：即先在连接富氧膜的部位缩小孔径，然后再逐渐把孔径扩大。 到了91年，寿命达5年的薄膜终于开成功。但是，先进的技术性能反而起了反作用，推销对象不相信能有如此只好的富氧性能。再加上销售力度有限，到了93年，产业化的进程遭遇到了挫折。 执照方法属于机密 经管如此，技术人员还是坚持不懈地进行薄膜材料的开发。产业化工作的重新启动是在2000年。当时，一家法国厂商前来洽谈，希望将其应用于高温燃烧时不会产生二恶英的焚烧炉。以此为契机，2002年1月，在松下首次举办的V商品内部展览会上，富氧膜引起了中村邦夫社长的注意，于是决定首先将其作为民用商品推向市场。此时此刻，那些始终致力于这项20多年来从未公布于世的研究开发项目的技术人员，其执着的精神才有了开花结果的可能。 在电子产品生产基地不断向发展中国家转移的进程中，如何利用以往积累下来的技术，实现别的国家无法模仿的商品？富氧膜应该是松下技术人员对此问题所做的一次成功尝试。松江松下电器社长山下和一自豪地说，“富氧膜的制备法就是公司内部也只有极少数人知道，属于机密技术。如果不去创造无论如何都让人模仿不出来的产品，那么日本制造业就将无法生存下去”。 --中国空调制冷网 小新 摘自互联网