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石墨烯研究:中国科学院攻克“石墨烯”拿下“电容炭”

时间:2021-08-30 09:16:16 来源:网络 点击:

  

  中国科学院山西煤炭化学研究所709课题组解决“卡脖子”难题攻克“石墨烯” 拿下“电容炭”面对一个又一个“卡脖子”的技术难题,一群年轻的科研工作者即使面临艰苦的科研环境,依然一遍又一遍地反复试验上百次,先是攻克“石墨烯”,后又拿下“电容炭”,突破了一个又一个的技术难关,多项科研技术达到了国际先进水平,并具备了替代进口产品的能力。这个将“卡脖子”变为“杀手锏”的研发团队来自中国科学院山西煤炭化学研究所的709课题组。原文《中国科学院山西煤炭化学研究所攻克“石墨烯”拿下“电容炭”》

中国科学院山西煤炭化学研究所攻克“石墨烯”拿下“电容炭”

  709课题组的科研人员在反复做试验。

  守得云开见月明

  8月18日,随着山西中科美锦炭材料有限公司投资协议签约仪式的完成,标志着中国科学院山西煤炭化学研究所与山西美锦能源股份有限公司联合攻克的“电容炭”技术难题,不仅通过科技成果评估,还具备了替代进口产品的能力,现已进入生产线的建设阶段。

  “守得云开见月明。科学研究的成果总能带给我们巨大的惊喜,掩盖掉所有的艰辛。”谈及“电容炭”的研发过程,负责此项课题研究的中科院煤化所709课题组的组长陈成猛终于松了一口气。他满怀憧憬地说:“超级电容器作为一种新型电化学储能器件,具有功率密度高、循环寿命长、使用温度范围宽、安全可靠、环境友好等特点,市场发展势头十分强劲。”

  超级电容器作为高功率电源,已广泛应用于轨道交通、电动公交、风电和智能电网等新兴市场。但是,超级电容器的核心材料“电容炭”过去却长期依赖进口,价格昂贵,是行业“卡脖子”难题。2017年,中科院煤化所709课题组与山西美锦能源股份有限公司合作,开始“电容炭”国产化的技术攻关。

  时光不负奋斗者

  研发过程中,709课题组的科研人员首次打通了淀粉基“电容炭”批量化制备路线,解决了一系列技术难题,获得高品质“电容炭”,实现产品定型和工艺固化,并与终端用户无缝对接,为国内“电容炭”产业化奠定了坚实的技术基础。在此期间,709课题组获得了山西省科技厅、太原市科技局的科研经费资助,中科院煤化所也为团队提供了场地和配套资金的支持。

  “敢走别人没有走过的路,才能收获别样的风景;敢开拓前人没垦过的荒,才能开辟新的空间。”回顾研发过程,陈成猛深有感触地说,“我们用掉了约50吨玉米淀粉原料,算上辅材、活化剂等,使用了上百吨原材料。技术攻坚阶段,整个团队大半年没有休息一天,反复试验了上百次。”

  星光不问赶路人,时光不负奋斗者。历时近三年,709课题组攻克了“电容炭”的中试技术难题,2019年6月建成了年产10吨的中试示范线。今年5月,又通过了中国石油和化工联合会的科技成果评估,达到了国际先进水平,具备了替代进口产品的能力,所开发的产品已通过国内外多家超级电容器领军企业的应用评测。

  潜心耕耘待花开

  研发出年产1吨的“石墨烯”、年产10吨的“电容炭”……一系列的科研成果,让这个年轻的科研团队信心倍增。陈成猛深知,关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的,只有坚持科技自立自强,努力实现关键核心技术的自主自控,才能把主动权牢牢掌握在自己手中。

  “709课题组本就肩负着这样的使命。”2007年,陈成猛以研究生的身份在煤化所进行“石墨烯”课题研究。2012年7月,陈成猛博士毕业,中科院煤化所成立了以陈成猛为带头人的科研小组。从此,一群热血青年围绕“石墨烯”开始攻坚。

  “从基础的工艺实验起步,再到工程化技术的自主攻关,所有的装备都是亲手搭建。”2013年,一条吨级规模的“石墨烯”生产线在中科院煤化所的中试基地建成。这条生产线至今仍平稳运行,在掌握核心技术的基础上,还实现了高品质“石墨烯”的批量化、可控稳定生产,让中国成为“石墨烯”领域的领先者。

  从最初的两三人到现在的50余人,709课题组已吸纳了来自化学、材料、物理、机械、电气等众多领域的专业人才,是一个平均年龄仅有30多岁的青年研发团队。成绩引人关注,背后的艰辛只有自己知道:技术攻关过程中,调试设备时个别管道冻裂,大家不顾寒冷抢修裂口;提高产品性能,几天几夜守在设备旁,排查优化每个工艺步骤;提升测试效率,大量查阅资料,反复摸索实验方案……这个年轻的科研团队,已将科技强国作为自己的使命。

  “科研没有止境,完成中试只是赢得了阶段性的胜利,在未来的产业化进程中,还将面临更多挑战,大家士气高昂,信心满满,未来我们要做的依然是潜心耕耘,静待花开。”陈成猛和团队都坚信:“中国正迎来新材料国产化的春天

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