【山西工人報(bào)】從“石墨烯”到“電容炭”的探索之路
本報(bào)首席記者司雁
“面向新材料與能源革命國(guó)家重大需求，開展先進(jìn)炭材料與儲(chǔ)能器件的研究和開發(fā)是我們課題組全體人員的使命。它把我們這群年輕人緊緊地凝聚到一起，給予我們不斷前進(jìn)的動(dòng)力。”6月下旬的一天，中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所709課題組帶頭人陳成猛對(duì)記者說。
進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，揭開“石墨烯”神秘面紗
709課題組于2012年7月組建，隸屬于中國(guó)科學(xué)院炭材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。從最初的兩三人到現(xiàn)在的53人，該課題組吸納了化學(xué)、材料、物理、機(jī)械、電氣等專業(yè)的人才，是一個(gè)由26歲到40歲的年輕人組成的青年團(tuán)隊(duì)。
2006年，陳成猛的課題指導(dǎo)老師王茂章在《自然》雜志上看到一篇報(bào)道“石墨烯”的文章，意識(shí)到“石墨烯”將成為國(guó)際研究的一個(gè)熱點(diǎn)，由此為陳成猛定下了研究方向。
“石墨烯”被稱為 “黑金”，是名副其實(shí)的“新材料之王”。2007年，陳成猛以研究生的身份開始在煤化所對(duì)“石墨烯”課題進(jìn)行研究。2012年7月，陳成猛博士畢業(yè)，山西煤化所成立了以陳成猛為科研帶頭人的709課題組。從此，一群熱血青年圍繞“石墨烯”開始了攻堅(jiān)。
2013年，該課題組與山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)開始進(jìn)行“石墨烯”的中試技術(shù)開發(fā)，在太原小店武洛街煤化所中試基地建設(shè)起中試生產(chǎn)線。2014年，“石墨烯”噸級(jí)中試生產(chǎn)線建成投產(chǎn)，在國(guó)內(nèi)較早地實(shí)現(xiàn)了高品質(zhì)石墨烯批量化穩(wěn)定制備。
材料制備出來(lái)了，如何使用？2015年開始，該課題組與山西三維集團(tuán)股份有限公司開始了“高性能石墨烯超級(jí)電容器”的應(yīng)用技術(shù)開發(fā)，不僅在抗雷擊復(fù)合材料、火箭推進(jìn)劑等領(lǐng)域取得了重要成果，還在熱管理、柔性印刷電子、精密磨削刀具等領(lǐng)域開展了應(yīng)用示范，真正實(shí)現(xiàn)了從做好“石墨烯”到用好“石墨烯”的跨越。
上百次試驗(yàn)，破解“電容炭”終極密碼
“如果把超級(jí)電容器比作一鍋味道鮮美的菜肴，‘石墨烯’就好比是味精，能提升菜肴的鮮美度，而‘電容炭’就好比是食材。”陳成猛用形象的比喻介紹了該課題組開啟“電容炭”探索之路的緣由。
在開展“石墨烯”應(yīng)用于超級(jí)電容器的研究過程中，709課題組發(fā)現(xiàn)超級(jí)電容器的核心材料“電容炭”長(zhǎng)期依賴于從日本、韓國(guó)進(jìn)口，價(jià)格昂貴，是行業(yè)內(nèi) “卡脖子”的難題。由此，709課題組又把目光投向了“電容炭”的材料研發(fā)。
數(shù)字最具說服力。
“在2017年至2021年研發(fā)‘電容炭’的過程中，我們用掉了50噸玉米淀粉原料，算上輔材、活化劑等用了上百噸材料。在技術(shù)攻堅(jiān)階段，團(tuán)隊(duì)人員連續(xù)大半年沒有休息一天，吃住在中試線上，反復(fù)試驗(yàn)了上百次。為了解決‘電容炭’一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)測(cè)試效率低的難題，測(cè)試人員查閱大量資料，摸索試驗(yàn)方案，終于將測(cè)試時(shí)間由一周縮短至兩個(gè)小時(shí)。”709課題組副組長(zhǎng)孔慶強(qiáng)介紹說。
2017年，709課題組與山西美錦能源集團(tuán)股份有限公司開始合作，就“電容炭”的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。“我們團(tuán)隊(duì)像一臺(tái)精密機(jī)器，每個(gè)人都是一個(gè)齒輪，雖然分工不同，卻咬合得很緊，大家合力推進(jìn)‘電容炭’的開發(fā)進(jìn)程。”陳成猛說。
歷經(jīng)兩年多的時(shí)間，陳成猛帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)終于攻克了“電容炭”的中試技術(shù)難題，并于2019年6月建成了年產(chǎn)10噸的中試示范線，產(chǎn)出的新型高振實(shí)密度、高容量“電容炭”產(chǎn)品得到了用戶的認(rèn)可。2021年5月，該“電容炭”產(chǎn)品通過了中國(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。目前，千噸級(jí)產(chǎn)業(yè)化一期工程即將在清徐落地啟動(dòng)。
多年來(lái)，709課題組以“追求極致，創(chuàng)造品質(zhì)”作為團(tuán)隊(duì)的價(jià)值觀，攻克了一個(gè)個(gè)技術(shù)難關(guān)，研發(fā)出年產(chǎn)1噸的“石墨烯”、年產(chǎn)10噸的“電容炭”兩個(gè)拳頭產(chǎn)品，為我國(guó)炭材料產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展作出了重要的貢獻(xiàn)。該課題組先后榮獲山西省自然科學(xué)一等獎(jiǎng)、中國(guó)產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新成果一等獎(jiǎng)、中國(guó)化工學(xué)會(huì)技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)，2020年被授予“山西青年五四獎(jiǎng)狀集體”稱號(hào)。
《山西工人報(bào)》 2021-7-7 原文鏈接
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