石墨中心點“墨”成金

最近，黑龍江省天然石墨加工新技術(shù)與高端應(yīng)用工程技術(shù)研究中心的一項新成果——石墨負(fù)極材料為原料的動力電池，被應(yīng)用到本地產(chǎn)的一款新能源汽車上?？萍汲晒彤a(chǎn)業(yè)成功對接，使我省石墨深加工又邁出了一步。如何讓傳統(tǒng)的石墨原料蛻變升華，使資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)業(yè)優(yōu)勢、經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢？我省石墨中心和上下游企業(yè)深度融合，按下了石墨深加工研發(fā)應(yīng)用的“快捷鍵”。

破解瓶頸石墨中心應(yīng)運(yùn)而生

石墨是軍工與現(xiàn)代工業(yè)及高、新、尖技術(shù)發(fā)展中不可或缺的重要戰(zhàn)略資源，素有“黑金子”美譽(yù)。我省石墨儲量約占全國60%以上，世界的45%。憑借石墨資源豐富、儲量大、品位高等特點，我省已成為我國乃至世界石墨產(chǎn)品的重要生產(chǎn)基地。

“產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平低，缺少下游高新技術(shù)產(chǎn)品的有力支撐，已成為我省石墨產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。大力開展深層次的石墨基礎(chǔ)和前沿技術(shù)研究，實現(xiàn)石墨高端應(yīng)用核心技術(shù)的重大原始創(chuàng)新，通過產(chǎn)學(xué)研用深度融合實現(xiàn)科技成果的高效轉(zhuǎn)化應(yīng)用，促進(jìn)石墨深加工及其高端應(yīng)用技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，打造具有國際競爭力的高端石墨應(yīng)用產(chǎn)業(yè)，已成為我省乃至全國的迫切需要?！笔こ碳夹g(shù)研究中心主任黃玉東教授如是說。

正是在這樣的背景下，2013年9月，貝特瑞新能源材料有限公司、哈爾濱光宇電源股份有限公司等石墨高端應(yīng)用領(lǐng)域國內(nèi)的核心企業(yè)和石墨深加工領(lǐng)域研發(fā)的佼佼者——哈爾濱工業(yè)大學(xué)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，成立了“黑龍江省天然石墨加工新技術(shù)與高端應(yīng)用工程技術(shù)研究中心”。石墨中心形成了涵蓋4個一級國家重點學(xué)科、1個國家實驗室、2個國家級重點實驗室、2個省部級實驗室和1個國家級工程中心的創(chuàng)新試驗平臺，匯聚了院士、長江學(xué)者、國家杰出青年獲得者等數(shù)十名高端技術(shù)人才和多個高水平創(chuàng)新團(tuán)隊。

黃玉東說，運(yùn)行近兩年來，石墨中心全面參與石墨領(lǐng)域國家、省部級科技重大和重點項目，突破了多項核心關(guān)鍵技術(shù)，為我國石墨高端應(yīng)用發(fā)展提供了一批以基礎(chǔ)理論研究為主的前沿技術(shù)儲備。目前，石墨中心已經(jīng)成為我國石墨研發(fā)的重要基地。

深度融合產(chǎn)學(xué)研合作結(jié)碩果

走進(jìn)石墨中心寬敞明亮的實驗室，記者見到科研人員正在做石墨烯和氧化石墨烯的分成試驗?！笆┛此撇黄鹧?，它可是目前的明星材料，在電子學(xué)、儲能等諸多領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用潛能。你能想象只用一分鐘就能把手機(jī)充滿電的電池，你見過薄如紙張的手機(jī)和電腦嗎？充放電速度比傳統(tǒng)電池快1000倍的石墨烯超級電容器，應(yīng)用于各種電子和可穿戴設(shè)備領(lǐng)域的石墨烯柔性觸摸屏讓你的想象變成了現(xiàn)實?！眾鋷浄宀┦匡L(fēng)趣地說。

以石墨烯為代表的高端石墨新技術(shù)和新領(lǐng)域方興未艾，中心成員甘陽教授于2003年就提出了一種石墨表面微觀剝離獲得單層石墨烯的方法，被2010年諾貝爾物理學(xué)獎得主Geim教授在諾貝爾獎演講中引用，被譽(yù)為“諾貝爾獎演講中的中國亮點”。中心成員趙九蓬教授等已經(jīng)在石墨烯材料領(lǐng)域獲得了多項國家發(fā)明專利。目前，研發(fā)團(tuán)隊正聯(lián)合省內(nèi)企業(yè)開展石墨烯量產(chǎn)制備和高端應(yīng)用的前沿技術(shù)研究，有望突破核心技術(shù)并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

石墨中心副主任尹鴿平教授研發(fā)團(tuán)隊一直注重與企業(yè)的產(chǎn)學(xué)研合作和技術(shù)轉(zhuǎn)化，1998年起即與哈爾濱光宇電源股份公司建立了穩(wěn)定、長效的產(chǎn)學(xué)研合作機(jī)制，合作開發(fā)的系列動力電池已經(jīng)批量生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于電動自行車、電動車及電動大巴車，電池能量密度較常規(guī)電池提升了20%。尹鴿平介紹，普通球形石墨制造企業(yè)在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量碎粉材料通常作為廢料低價出售。目前石墨精粉的價格3000元/噸，經(jīng)過加工成負(fù)極材料后價格在7-12萬/噸。中心與奧宇石墨集團(tuán)合作開發(fā)了超細(xì)石墨負(fù)極材料生產(chǎn)技術(shù)，通過材料的表面改性獲得了高性能動力電池負(fù)極材料，目前已經(jīng)建成年產(chǎn)1000噸的球形石墨負(fù)極材料生產(chǎn)線。

此外，石墨中心研制的石墨基功能涂層在固體火箭發(fā)動機(jī)、月壤取芯軟袋、導(dǎo)彈鼻椎、導(dǎo)彈熱防護(hù)面板等領(lǐng)域獲得了廣泛運(yùn)用，滿足了國家多型號導(dǎo)彈、運(yùn)載火箭對該類涂層使用需求，為探月工程、國家系列重大工程提供了有力保障。

黃玉東說，石墨中心目前正在孵化鋰離子電池負(fù)極材料、石墨阻燃材料等四家高技術(shù)企業(yè)。

鎖定目標(biāo)占領(lǐng)價值鏈高端

我省石墨產(chǎn)業(yè)科技發(fā)展規(guī)劃提出，要依靠科技進(jìn)步占領(lǐng)石墨產(chǎn)業(yè)價值鏈高端，做強(qiáng)做大石墨產(chǎn)業(yè)，將資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

黃玉東說，目前石墨中心的重點研究方向是石墨烯及石墨紙的規(guī)模化制備技術(shù)，改性天然石墨電池材料批量化制備及電池制造，高阻燃天然石墨/聚合物材料制備關(guān)鍵技術(shù)，膨脹石墨及制品的開發(fā)及應(yīng)用，石墨基功能涂層等。未來發(fā)展目標(biāo)是針對石墨高端應(yīng)用的戰(zhàn)略需求和技術(shù)瓶頸，整合優(yōu)勢資源，開展深層次體制機(jī)制改革，形成支撐我省石墨高端應(yīng)用前沿技術(shù)創(chuàng)新的源動力基地；解決石墨高端應(yīng)用的關(guān)鍵瓶頸問題，在石墨烯制備、結(jié)構(gòu)調(diào)控及功能器件，先進(jìn)石墨基新能源材料，石墨復(fù)合材料及石墨原料精細(xì)化加工，先進(jìn)測試與分析技術(shù)四個方面，形成一批支撐黑龍江省石墨高端應(yīng)用技術(shù)的重大創(chuàng)新成果；打造多學(xué)科交叉與協(xié)同的高水平科研團(tuán)隊，形成“國內(nèi)一流、國際知名”的石墨高端應(yīng)用領(lǐng)域科研創(chuàng)新平臺和學(xué)科群，構(gòu)建石墨高端應(yīng)用領(lǐng)域領(lǐng)軍人才培養(yǎng)體系，引領(lǐng)我省高端石墨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展；打造黑龍江省國家級石墨深加工及其高端應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化示范基地，孵化一批高新技術(shù)企業(yè)，真正推動我省高端石墨產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。