Z-Polymers CEO：新材料是制造业创新的关键驱动力

据Z-Polymers首席执行官Mike Zimmerman观察，开发新的制造工艺和设备，往往比研发具备独特化学及其他性能的新材料更为容易。然而，他同时指出，真正推动产品革新的恰恰是创新材料。

“这类材料研发通常需要很长时间。许多大公司未必愿意投入新材料开发。从事这一领域的人数，远不及开发新设备的人多。”

Zimmerman举例说，当前增材制造中使用的许多材料，如尼龙和碳纤维增强尼龙，已存在二三十年。“我之所以对进入增材制造领域感兴趣，部分原因是我认为自己能开发出一种新材料。”

正是这种对新材料开发的热情，促使他创立了Z-Polymers。该公司旗下的Tullomer是一种超细纤维和长丝，其强度按重量计是钢材的数倍。与碳纤维等其他材料相比，Tullomer具有更高的热性能，生产过程中产生的废弃物和有毒物质更少，能耗更低，并且具备其他特别适合增材制造的特性。目前，该材料已应用于医疗、航空航天、能源、交通运输等行业。

Zimmerman是一位材料科学家，曾创办另外三家科技公司，并在塔夫茨大学教授材料与聚合物科学。近日，他接受Manufacturing Dive专访，探讨新材料对推动制造业创新的重要性，并谈及该领域在开发与商业化过程中面临的诸多挑战。

本次访谈经过编辑，以确保清晰与简洁。

Manufacturing Dive：请进一步介绍Z-Polymers的业务。

Mike Zimmerman：我注意到，在增材制造领域，人们正尝试制造更坚固、更刚硬且性能更高的塑料部件。同时，我也看到有人将碳纤维（一种我非常熟悉的材料）引入某些聚合物中。我当时想，如果我们能优化这种组合，或许会非常适合3D打印。这便是公司的起点。自那以后，我们一直在开发性能优于凯夫拉（Kevlar）的纤维，并探索其在不同类型产品中的应用。

我们是一家材料科学公司，拥有一种具有独特微观结构的聚合物，并将其应用于增材制造。我们正进入无人机和航空航天等领域。以无人机为例，人们常使用大量碳纤维来制造高刚度、高强度的部件。

然而，碳纤维会反射雷达波。我们的材料同样可以做到高刚度和高强度，同时还具备雷达透波性。此外，我们还在制造强度极高且非常耐火的纤维，这对NASA等客户以及运动器材制造商而言极具吸引力。这些纤维也非常适合纺织品领域，因为该领域需要轻质、高强且抗切割的材料。应用前景十分广阔。

与其他制造技术突破相比，为什么新材料开发相对较少？新材料是否本质上更难创造？

我认为，发明一种材料本身未必困难，但需要围绕它建立一套生态系统。新材料开发往往意味着高昂的研发成本、复杂的加工工艺以及中试环节的缺失。此外，风险投资也相对匮乏，因为材料开发周期通常比软件和硬件更长。许多投资者实际上期望材料公司遵循软件开发的节奏，但这并不现实。然而，我依然认为，真正的创新和产品突破确实源自材料。

另一个问题是规模化。人们在实验室中能获得性能优异的结果，但在任何高科技领域（包括材料），你都需要将实验室成果转化为制造工艺，再进一步转化为生产流程。在这一过程中，结果往往会发生变化。

在Z-Polymers，我们使用最终制造设备（而非原型设备）来开发材料，从而省去了从原型到量产转换的步骤。然后，我们将用最终制造设备制成的原型直接交付给客户。

您曾表示，下一代制造业的发展可能既取决于生产技术的进步，也取决于材料科学的突破。为什么？

许多新材料创新是制造业创新的基础，而增材制造只有与新材料的结合才能发挥变革性作用。当新材料问世时，人们会改进并发明新的制造技术。

制造业不能仅依靠旧材料来进步——我们必须开发更好的材料，以催生新的制造工艺。因此，下一步的突破将来自于全新材料，它们能实现现有材料无法企及的能力。

人工智能如何影响新材料的开发？

我认为，人工智能无疑将成为开发新材料的得力工具，尤其是在基于海量配方数据库进行分子设计，以及通过算法生成新配方方面。

我已经开始使用AI，也有研究人员正在探索利用AI优化不同聚合反应和材料设计的方法。因此，我认为AI将发挥作用，尽管目前尚未完全成熟。

您认为在材料开发和生产领域，制造业劳动力技能差距最突出的方面是什么？

大量材料相关工作已从美国转移到世界各地，这在很大程度上导致了技能差距。例如，杜邦发明了凯夫拉，但现在大部分产品在海外生产，围绕它的创新也大多发生在海外。

另一个例子是，我在贝尔实验室工作时曾参与半导体封装。我们最初在美国发明了半导体封装技术，但后来几乎全部转移到了亚洲。当制造业转移至海外时，材料开发等其他职能也随之转移。在我创办的四家公司中，我们都坚持在美国本土进行创新、材料开发和制造。