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安徽馬鞍山:聚焦“黑白”材料 向“微”求“新”

馬鞍山,這座曾經以鋼鐵產業聞名的城市,如今正從傳統產業邁向新能源材料領域,從這里生產的“一黑一白”兩大材料頗受關注。“黑”是碳氣凝膠,一種新型輕質多孔碳材料;“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提供技術服務。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,現在要用材料技術為新能源產業賦能。”中鋼礦院總經理徐修平表示,這兩項技術均源自實驗室,中鋼礦院聯合國內相關研究單位組建專項團隊歷時10余年攻克工程化難題,最終實現量產。

科研人員正在實驗室進行空心玻璃微珠的研發測試工作。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,碳氣凝膠成為關鍵材料。傳統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,“碳氣凝膠的多孔結構能有效抑制硅膨脹,同時提供穩定的導電網絡。”中鋼礦院總經理助理劉亞輝解釋。與市場上主流的生物質多孔碳不同,該院采用樹脂碳路線,通過優化原料與工藝,使產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年實現百噸級量產。目前,該材料已通過國內幾家頭部電池企業的認證,并應用于高端手機、無人機等消費電子和小動力電池領域中。“今年起,產品正式進入批量供貨階段,市場需求遠超預期。”劉亞輝透露。

圖為科研人員研發的高性能空心玻璃微珠。中新網記者張俊 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”的產品——高性能空心玻璃微珠,同樣展現出驚人潛力。這種直徑與頭發絲大小相似的微珠,密度接近水的十分之一,卻兼具低導熱、高強度的特性。

在油氣開采領域,它被用作深井鉆探的“密度調節劑”;在航空航天領域,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%提升至現在的95%,成本降低30%。

“技術轉化的核心是平衡性能與成本。”研發團隊回憶,僅原材料篩選就耗時一年,試驗了上百種配方。如今,該產品年產能達萬噸。

圖為安徽省馬鞍山市馬鋼集團生產園區。(無人機照片) 中新社記者 張婭子 攝

產學研融合助傳統產業實現市場突圍

“黑白”材料的產業化之路離不開獨特的“技術轉化基因”。企業前身是研究院所,團隊多由礦物加工、材料化學等領域的技術骨干轉型而來。“我們擅長把實驗室技術轉換成工業產品。”劉亞輝坦言。

以碳氣凝膠為例,團隊在引進實驗室技術后,重點攻關裝備放大與工藝優化。從克級試驗到噸級生產,反應釜設計、溫控精度、干燥工藝等環節均需重新摸索。“論文可以不計成本,但產業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%的員工為研發人員,與河海大學、安徽工業大學等高校開展聯合技術攻關,開發特種材料。”劉亞輝介紹,2023年,企業入選安徽省“專精特新”小巨人名單,成為馬鞍山經開區16家國家級“小巨人”企業之一。

眼下,中鋼礦院擴產工作正在推進中,碳氣凝膠產能將提升至千噸級;空心玻璃微珠的應用場景也在向5G通信、深海探測等新興領域延伸。“新材料產業比拼的是持續創新力。”劉亞輝說。

馬鞍山經開區黨工委副書記劉凌介紹,當地已形成新能源汽車、能源電子等產業集群,將為新材料企業提供“從實驗室到生產線”的全鏈條支撐。

從為鋼鐵“挖礦”到給電池“造房”,中鋼礦院的轉型之路,恰是馬鞍山擁抱新質生產力的縮影。馬鞍山將以“黑白”材料創新為支點,不斷開拓新材料市場,發展新質生產力。(完)

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