中新網(wǎng)馬鞍山2月17日電 (記者 張俊)馬鞍山，這座曾經(jīng)以鋼鐵產(chǎn)業(yè)聞名的城市，如今正從傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)邁向新能源材料領(lǐng)域，從這里生產(chǎn)的“一黑一白”兩大材料頗受關(guān)注。“黑”是碳氣凝膠，一種新型輕質(zhì)多孔碳材料；“白”是高性能空心玻璃微珠，細如面粉卻強度驚人。近日，中新網(wǎng)記者走進中鋼集團馬鞍山礦山研究總院(以下簡稱“中鋼礦院”)一探究竟。
中鋼礦院的歷史可追溯至1963年，其誕生之初的使命是為礦山企業(yè)提供技術(shù)服務。近年來，研究院瞄準新材料賽道，將目光投向更廣闊的民用市場。“我們過去為礦山服務，現(xiàn)在要用材料技術(shù)為新能源產(chǎn)業(yè)賦能。”中鋼礦院總經(jīng)理徐修平表示，這兩項技術(shù)均源自實驗室，中鋼礦院聯(lián)合國內(nèi)相關(guān)研究單位組建專項團隊歷時10余年攻克工程化難題，最終實現(xiàn)量產(chǎn)。
科研人員正在實驗室進行空心玻璃微珠的研發(fā)測試工作。中鋼礦院 供圖“黑科技”碳氣凝膠：破解硅碳負極膨脹難題
在鋰電池負極材料從石墨向硅碳升級的浪潮中，碳氣凝膠成為關(guān)鍵材料。傳統(tǒng)石墨負極的理論容量已接近天花板，而硅的理論容量是其10倍，但致命缺陷在于充放電時體積膨脹率高達300%，易導致電池失效。
硅碳負極是將硅顆粒“裝”進多孔碳構(gòu)建的“納米房子”中。碳氣凝膠作為一種新型多孔碳材料，成為首選之一，“碳氣凝膠的多孔結(jié)構(gòu)能有效抑制硅膨脹，同時提供穩(wěn)定的導電網(wǎng)絡。”中鋼礦院總經(jīng)理助理劉亞輝解釋。與市場上主流的生物質(zhì)多孔碳不同，該院采用樹脂碳路線，通過優(yōu)化原料與工藝，使產(chǎn)品兼具高強度和成本可控性。
2018年，碳氣凝膠項目組成立；2021年完成中試；2023年實現(xiàn)百噸級量產(chǎn)。目前，該材料已通過國內(nèi)幾家頭部電池企業(yè)的認證，并應用于高端手機、無人機等消費電子和小動力電池領(lǐng)域中。“今年起，產(chǎn)品正式進入批量供貨階段，市場需求遠超預期。”劉亞輝透露。
圖為科研人員研發(fā)的高性能空心玻璃微珠。中新網(wǎng)記者張俊 攝“小白珠”撬動大市場：空心玻璃微珠的跨界之旅
另一項“不起眼”的產(chǎn)品——高性能空心玻璃微珠，同樣展現(xiàn)出驚人潛力。這種直徑與頭發(fā)絲大小相似的微珠，密度接近水的十分之一，卻兼具低導熱、高強度的特性。
在油氣開采領(lǐng)域，它被用作深井鉆探的“密度調(diào)節(jié)劑”；在航空航天領(lǐng)域，成為復合材料的“輕量化擔當”；在建筑涂料中，化身隔熱保溫的“隱形衛(wèi)士”。科研團隊通過改進制備工藝，將微珠的成品率從前期的60%提升至現(xiàn)在的95%，成本降低30%。
“技術(shù)轉(zhuǎn)化的核心是平衡性能與成本。”研發(fā)團隊回憶，僅原材料篩選就耗時一年，試驗了上百種配方。如今，該產(chǎn)品年產(chǎn)能達萬噸。
圖為安徽省馬鞍山市馬鋼集團生產(chǎn)園區(qū)。(無人機照片) 中新社記者 張婭子 攝產(chǎn)學研融合助傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)市場突圍
“黑白”材料的產(chǎn)業(yè)化之路離不開獨特的“技術(shù)轉(zhuǎn)化基因”。企業(yè)前身是研究院所，團隊多由礦物加工、材料化學等領(lǐng)域的技術(shù)骨干轉(zhuǎn)型而來。“我們擅長把實驗室技術(shù)轉(zhuǎn)換成工業(yè)產(chǎn)品。”劉亞輝坦言。
以碳氣凝膠為例，團隊在引進實驗室技術(shù)后，重點攻關(guān)裝備放大與工藝優(yōu)化。從克級試驗到噸級生產(chǎn)，反應釜設計、溫控精度、干燥工藝等環(huán)節(jié)均需重新摸索。“論文可以不計成本，但產(chǎn)業(yè)化必須考慮市場接受度。”
這種“工程化能力”成為核心競爭力。“我們近30%的員工為研發(fā)人員，與河海大學、安徽工業(yè)大學等高校開展聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)，開發(fā)特種材料。”劉亞輝介紹，2023年，企業(yè)入選安徽省“專精特新”小巨人名單，成為馬鞍山經(jīng)開區(qū)16家國家級“小巨人”企業(yè)之一。
眼下，中鋼礦院擴產(chǎn)工作正在推進中，碳氣凝膠產(chǎn)能將提升至千噸級；空心玻璃微珠的應用場景也在向5G通信、深海探測等新興領(lǐng)域延伸。“新材料產(chǎn)業(yè)比拼的是持續(xù)創(chuàng)新力。”劉亞輝說。
馬鞍山經(jīng)開區(qū)黨工委副書記劉凌介紹，當?shù)匾研纬尚履茉雌嚒⒛茉措娮拥犬a(chǎn)業(yè)集群，將為新材料企業(yè)提供“從實驗室到生產(chǎn)線”的全鏈條支撐。
從為鋼鐵“挖礦”到給電池“造房”，中鋼礦院的轉(zhuǎn)型之路，恰是馬鞍山擁抱新質(zhì)生產(chǎn)力的縮影。馬鞍山將以“黑白”材料創(chuàng)新為支點，不斷開拓新材料市場，發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力。(完)