安徽馬鞍山：聚焦“黑白”材料 向“微”求“新”

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?xì)饽z，一種新型輕質(zhì)多孔碳材料；“白”是高性能空心玻璃微珠，細(xì)如面粉卻強(qiáng)度驚人。近日，中新網(wǎng)記者走進(jìn)中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究總院(以下簡(jiǎn)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(wù)。近年來，研究院瞄準(zhǔn)新材料賽道，將目光投向更廣闊的民用市場(chǎng)。“我們過去為礦山服務(wù)，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(xiàng)技術(shù)均源自實(shí)驗(yàn)室，中鋼礦院聯(lián)合國(guó)內(nèi)相關(guān)研究單位組建專項(xiàng)團(tuán)隊(duì)歷時(shí)10余年攻克工程化難題，最終實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

科研人員正在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行空心玻璃微珠的研發(fā)測(cè)試工作。中鋼礦院 供圖

“黑科技”碳?xì)饽z：破解硅碳負(fù)極膨脹難題

在鋰電池負(fù)極材料從石墨向硅碳升級(jí)的浪潮中，碳?xì)饽z成為關(guān)鍵材料。傳統(tǒng)石墨負(fù)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(shí)體積膨脹率高達(dá)300%，易導(dǎo)致電池失效。

硅碳負(fù)極是將硅顆粒“裝”進(jìn)多孔碳構(gòu)建的“納米房子”中。碳?xì)饽z作為一種新型多孔碳材料，成為首選之一，“碳?xì)饽z的多孔結(jié)構(gòu)能有效抑制硅膨脹，同時(shí)提供穩(wěn)定的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。”中鋼礦院總經(jīng)理助理劉亞輝解釋。與市場(chǎng)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(qiáng)度和成本可控性。

2018年，碳?xì)饽z項(xiàng)目組成立；2021年完成中試；2023年實(shí)現(xiàn)百噸級(jí)量產(chǎn)。目前，該材料已通過國(guó)內(nèi)幾家頭部電池企業(yè)的認(rèn)證，并應(yīng)用于高端手機(jī)、無人機(jī)等消費(fèi)電子和小動(dòng)力電池領(lǐng)域中。“今年起，產(chǎn)品正式進(jìn)入批量供貨階段，市場(chǎng)需求遠(yuǎn)超預(yù)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(dòng)大市場(chǎng)：空心玻璃微珠的跨界之旅

另一項(xiàng)“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(dǎo)熱、高強(qiáng)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(fù)合材料的“輕量化擔(dān)當(dāng)”；在建筑涂料中，化身隔熱保溫的“隱形衛(wèi)士”?？蒲袌F(tuán)隊(duì)通過改進(jìn)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(tuán)隊(duì)回憶，僅原材料篩選就耗時(shí)一年，試驗(yàn)了上百種配方。如今，該產(chǎn)品年產(chǎn)能達(dá)萬噸。

圖為安徽省馬鞍山市馬鋼集團(tuán)生產(chǎn)園區(qū)。(無人機(jī)照片) 中新社記者 張婭子 攝

產(chǎn)學(xué)研融合助傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)突圍

“黑白”材料的產(chǎn)業(yè)化之路離不開獨(dú)特的“技術(shù)轉(zhuǎn)化基因”。企業(yè)前身是研究院所，團(tuán)隊(duì)多由礦物加工、材料化學(xué)等領(lǐng)域的技術(shù)骨干轉(zhuǎn)型而來。“我們擅長(zhǎng)把實(shí)驗(yàn)室技術(shù)轉(zhuǎn)換成工業(yè)產(chǎn)品。”劉亞輝坦言。

以碳?xì)饽z為例，團(tuán)隊(duì)在引進(jìn)實(shí)驗(yàn)室技術(shù)后，重點(diǎn)攻關(guān)裝備放大與工藝優(yōu)化。從克級(jí)試驗(yàn)到噸級(jí)生產(chǎn)，反應(yīng)釜設(shè)計(jì)、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(jì)成本，但產(chǎn)業(yè)化必須考慮市場(chǎng)接受度。”

這種“工程化能力”成為核心競(jìng)爭(zhēng)力。“我們近30%的員工為研發(fā)人員，與河海大學(xué)、安徽工業(yè)大學(xué)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(guó)家級(jí)“小巨人”企業(yè)之一。

眼下，中鋼礦院擴(kuò)產(chǎn)工作正在推進(jìn)中，碳?xì)饽z產(chǎn)能將提升至千噸級(jí)；空心玻璃微珠的應(yīng)用場(chǎng)景也在向5G通信、深海探測(cè)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(dāng)?shù)匾研纬尚履茉雌?、能源電子等產(chǎn)業(yè)集群，將為新材料企業(yè)提供“從實(shí)驗(yàn)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(diǎn)，不斷開拓新材料市場(chǎng)，發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力。(完)

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