中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所709課題組解決“卡脖子”難題

攻克“石墨烯” 拿下“電容炭”

709課題組的科研人員在反復(fù)做試驗(yàn)。

面對(duì)一個(gè)又一個(gè)“卡脖子”的技術(shù)難題，一群年輕的科研工作者即使面臨艱苦的科研環(huán)境，依然一遍又一遍地反復(fù)試驗(yàn)上百次，先是攻克“石墨烯”，后又拿下“電容炭”，突破了一個(gè)又一個(gè)的技術(shù)難關(guān)，多項(xiàng)科研技術(shù)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，并具備了替代進(jìn)口產(chǎn)品的能力。

這個(gè)將“卡脖子”變?yōu)椤皻⑹诛怠钡难邪l(fā)團(tuán)隊(duì)來(lái)自中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所的709課題組。

守得云開見月明

8月18日，隨著山西中科美錦炭材料有限公司投資協(xié)議簽約儀式的完成，標(biāo)志著中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所與山西美錦能源股份有限公司聯(lián)合攻克的“電容炭”技術(shù)難題，不僅通過(guò)科技成果評(píng)估，還具備了替代進(jìn)口產(chǎn)品的能力，現(xiàn)已進(jìn)入生產(chǎn)線的建設(shè)階段。

“守得云開見月明?？茖W(xué)研究的成果總能帶給我們巨大的驚喜，掩蓋掉所有的艱辛?！闭劶啊半娙萏俊钡难邪l(fā)過(guò)程，負(fù)責(zé)此項(xiàng)課題研究的中科院煤化所709課題組的組長(zhǎng)陳成猛終于松了一口氣。他滿懷憧憬地說(shuō)：“超級(jí)電容器作為一種新型電化學(xué)儲(chǔ)能器件，具有功率密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、使用溫度范圍寬、安全可靠、環(huán)境友好等特點(diǎn)，市場(chǎng)發(fā)展勢(shì)頭十分強(qiáng)勁?！?/span>

超級(jí)電容器作為高功率電源，已廣泛應(yīng)用于軌道交通、電動(dòng)公交、風(fēng)電和智能電網(wǎng)等新興市場(chǎng)。但是，超級(jí)電容器的核心材料“電容炭”過(guò)去卻長(zhǎng)期依賴進(jìn)口，價(jià)格昂貴，是行業(yè)“卡脖子”難題。2017年，中科院煤化所709課題組與山西美錦能源股份有限公司合作，開始“電容炭”國(guó)產(chǎn)化的技術(shù)攻關(guān)。

時(shí)光不負(fù)奮斗者

研發(fā)過(guò)程中，709課題組的科研人員首次打通了淀粉基“電容炭”批量化制備路線，解決了一系列技術(shù)難題，獲得高品質(zhì)“電容炭”，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品定型和工藝固化，并與終端用戶無(wú)縫對(duì)接，為國(guó)內(nèi)“電容炭”產(chǎn)業(yè)化奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。在此期間，709課題組獲得了山西省科技廳、太原市科技局的科研經(jīng)費(fèi)資助，中科院煤化所也為團(tuán)隊(duì)提供了場(chǎng)地和配套資金的支持。

“敢走別人沒有走過(guò)的路，才能收獲別樣的風(fēng)景；敢開拓前人沒墾過(guò)的荒，才能開辟新的空間?！被仡櫻邪l(fā)過(guò)程，陳成猛深有感觸地說(shuō)，“我們用掉了約50噸玉米淀粉原料，算上輔材、活化劑等，使用了上百噸原材料。技術(shù)攻堅(jiān)階段，整個(gè)團(tuán)隊(duì)大半年沒有休息一天，反復(fù)試驗(yàn)了上百次。”

星光不問趕路人，時(shí)光不負(fù)奮斗者。歷時(shí)近三年，709課題組攻克了“電容炭”的中試技術(shù)難題，2019年6月建成了年產(chǎn)10噸的中試示范線。今年5月，又通過(guò)了中國(guó)石油和化工聯(lián)合會(huì)的科技成果評(píng)估，達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，具備了替代進(jìn)口產(chǎn)品的能力，所開發(fā)的產(chǎn)品已通過(guò)國(guó)內(nèi)外多家超級(jí)電容器領(lǐng)軍企業(yè)的應(yīng)用評(píng)測(cè)。

潛心耕耘待花開

研發(fā)出年產(chǎn)1噸的“石墨烯”、年產(chǎn)10噸的“電容炭”……一系列的科研成果，讓這個(gè)年輕的科研團(tuán)隊(duì)信心倍增。陳成猛深知，關(guān)鍵核心技術(shù)是要不來(lái)、買不來(lái)、討不來(lái)的，只有堅(jiān)持科技自立自強(qiáng)，努力實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵核心技術(shù)的自主自控，才能把主動(dòng)權(quán)牢牢掌握在自己手中。

“709課題組本就肩負(fù)著這樣的使命?！?007年，陳成猛以研究生的身份在煤化所進(jìn)行“石墨烯”課題研究。2012年7月，陳成猛博士畢業(yè)，中科院煤化所成立了以陳成猛為帶頭人的科研小組。從此，一群熱血青年圍繞“石墨烯”開始攻堅(jiān)。

“從基礎(chǔ)的工藝實(shí)驗(yàn)起步，再到工程化技術(shù)的自主攻關(guān)，所有的裝備都是親手搭建?！?013年，一條噸級(jí)規(guī)模的“石墨烯”生產(chǎn)線在中科院煤化所的中試基地建成。這條生產(chǎn)線至今仍平穩(wěn)運(yùn)行，在掌握核心技術(shù)的基礎(chǔ)上，還實(shí)現(xiàn)了高品質(zhì)“石墨烯”的批量化、可控穩(wěn)定生產(chǎn)，讓中國(guó)成為“石墨烯”領(lǐng)域的領(lǐng)先者。

從最初的兩三人到現(xiàn)在的50余人，709課題組已吸納了來(lái)自化學(xué)、材料、物理、機(jī)械、電氣等眾多領(lǐng)域的專業(yè)人才，是一個(gè)平均年齡僅有30多歲的青年研發(fā)團(tuán)隊(duì)。成績(jī)引人關(guān)注，背后的艱辛只有自己知道：技術(shù)攻關(guān)過(guò)程中，調(diào)試設(shè)備時(shí)個(gè)別管道凍裂，大家不顧寒冷搶修裂口；提高產(chǎn)品性能，幾天幾夜守在設(shè)備旁，排查優(yōu)化每個(gè)工藝步驟；提升測(cè)試效率，大量查閱資料，反復(fù)摸索實(shí)驗(yàn)方案……這個(gè)年輕的科研團(tuán)隊(duì)，已將科技強(qiáng)國(guó)作為自己的使命。

“科研沒有止境，完成中試只是贏得了階段性的勝利，在未來(lái)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中，還將面臨更多挑戰(zhàn)，大家士氣高昂，信心滿滿，未來(lái)我們要做的依然是潛心耕耘，靜待花開。”陳成猛和團(tuán)隊(duì)都堅(jiān)信：“中國(guó)正迎來(lái)新材料國(guó)產(chǎn)化的春天。