煤層氣“長(zhǎng)”出寶貝來(lái)

　　2020年8月，首批金剛石試生產(chǎn)成功。華陽(yáng)新材料科技集團(tuán)依托新型科學(xué)技術(shù)，加快了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級(jí)；太原理工大學(xué)的煤層氣制備金剛石項(xiàng)目，也完成了從實(shí)驗(yàn)室到生產(chǎn)線的華麗轉(zhuǎn)身，雙方校企聯(lián)手，珠聯(lián)璧合，共同為山西煤層氣資源找到了一條“論克拉賣的價(jià)值鏈”。

　　近年來(lái)，我省不斷深化產(chǎn)學(xué)研融合、打通校企通道，讓創(chuàng)新主體實(shí)現(xiàn)高效聯(lián)動(dòng)，共同助力轉(zhuǎn)型發(fā)展。

　　“無(wú)中生有”、點(diǎn)石成金，基礎(chǔ)燃料變身高端產(chǎn)品

　　一個(gè)透明薄片，乍一看很不起眼，像玻璃，又像透明塑料，其實(shí)，這是一顆足足10克拉的鉆石原石。

　　鉆石原石就是金剛石。金剛石大多用于工業(yè)領(lǐng)域，只有少量高品質(zhì)的才能被打磨成珍貴的鉆石。而金剛石之所以珍貴，是因?yàn)樗Q生于古老的地殼運(yùn)動(dòng)，在高溫高壓條件下，由地殼中的碳元素結(jié)晶而成，隕石撞擊地球瞬間產(chǎn)生的高溫、高壓也可能產(chǎn)生金剛石。

　　但是，這個(gè)“透明薄片”卻不是從地層深處開(kāi)采出來(lái)的，而是從煤層氣里“長(zhǎng)”出來(lái)的。

　　“煤層氣生產(chǎn)金剛石不僅是山西首創(chuàng)、國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，也可以說(shuō)是國(guó)際首創(chuàng)。”太原理工大學(xué)新型碳材料研究院副教授、金剛石項(xiàng)目主要參與人黑鴻君博士介紹說(shuō)，“高端金剛石一直被國(guó)際壟斷，直到2016年，于盛旺博士用煤層氣生產(chǎn)出這種高端金剛石，才打破了國(guó)際壟斷，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)的技術(shù)空白，同時(shí)生產(chǎn)速率提高了3至4倍，成本也降低了很多?！?/p>

　　煤層氣里“長(zhǎng)”出來(lái)的金剛石，擁有“點(diǎn)石成金”的神奇。“像我手上的這個(gè)小片金剛石片，它的厚度大概在零點(diǎn)幾個(gè)毫米，如果在國(guó)際市場(chǎng)上賣的話能賣到上百萬(wàn)元，所以電子級(jí)的金剛石是有市無(wú)價(jià)的?！焙邙櫨f(shuō)。他給大家算了一筆賬：山西擁有豐富的煤層氣資源，如果單單把煤層氣用作燃料，10立方米的煤層氣成本約30元，但如果把這10立方米的煤層氣做成1克拉金剛石，按最低價(jià)可賣200元，等于漲了6倍多。

　　從煤層氣“無(wú)中生有”能提取出的高科技產(chǎn)品，不僅有金剛石，還有納米洋蔥碳。

　　輪胎、電池等物品的關(guān)鍵部件的材料里，都添加了一種神奇的物質(zhì)——納米洋蔥碳。這是一種細(xì)小的黑色粉末，在顯微鏡下的橫切面像洋蔥一樣，故而得名。納米洋蔥碳最初是一位日本學(xué)者發(fā)現(xiàn)的，它的身價(jià)最便宜也要150元/克，貴的要300元/克。納米洋蔥碳因其獨(dú)特的0維結(jié)構(gòu)、小直徑、高導(dǎo)電率以及易分散的特性，被稱為智能化時(shí)代電子工業(yè)的基礎(chǔ)材料。但是，長(zhǎng)期以來(lái)，因?yàn)槭艿酱呋瘎┦Щ畹葐?wèn)題的困擾，全球一直沒(méi)能實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

　　從2012年開(kāi)始，太原理工大學(xué)張衛(wèi)珂團(tuán)隊(duì)開(kāi)始研究從煤層氣中提取制備納米洋蔥碳，打破了技術(shù)瓶頸，并破解了納米洋蔥碳無(wú)法量產(chǎn)這一全球難題。

　　依靠科技創(chuàng)新，加快布局、積極拓展優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域產(chǎn)品

　　從看不見(jiàn)的氣體——煤層氣中居然能提取出金剛石，還能制備出智能化時(shí)代電子工業(yè)的基礎(chǔ)材料納米洋蔥碳，山西“無(wú)中生有”、有中出新，加快布局、積極拓展優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域產(chǎn)品。

　　金剛石擁有非常多的、無(wú)可比擬的優(yōu)異特性，被譽(yù)為“21世紀(jì)的戰(zhàn)略性材料”，以其超硬性廣泛用于機(jī)電、光學(xué)、冶金等工業(yè)領(lǐng)域和現(xiàn)代高新技術(shù)領(lǐng)域。煤層氣是與煤伴生、共生的氣體資源，一般用作燃料。中國(guó)石油大學(xué)煤層氣研究中心教授張遂安介紹說(shuō)：“在煤層氣的利用中，第1個(gè)層級(jí)，把它作為一種清潔燃料；第2個(gè)層級(jí)，利用煤層氣生產(chǎn)高品質(zhì)的產(chǎn)品，比如陶瓷、玻璃；第3個(gè)層級(jí)，利用煤層氣生產(chǎn)金剛石、石墨烯、氫能等一些更高附加值的產(chǎn)品，來(lái)提升整個(gè)煤層氣的利用價(jià)值?！彼硎?，目前在全球，中國(guó)、美國(guó)、加拿大、澳大利亞的煤層氣都開(kāi)發(fā)得非常好，在中國(guó)，煤層氣開(kāi)發(fā)重點(diǎn)在山西。

　　把煤層氣這種最輕最軟的氣體蛻變?yōu)榻饎偸@種自然界最堅(jiān)硬的物質(zhì)，于盛旺與他的團(tuán)隊(duì)歷時(shí)6年，做了數(shù)千次實(shí)驗(yàn)，終將不可能變?yōu)榭赡?，在世界范圍?nèi)首創(chuàng)煤層氣制備高端金剛石?！拔覀冞@種工藝比較特殊，專家們或者普通人很意外，覺(jué)得一種柔軟的氣體如何能變成最硬的金剛石，他們會(huì)生疑?！碧砉ご髮W(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)移公司負(fù)責(zé)人李飛說(shuō)，“隨著產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)，這種疑慮逐漸消失?！比A陽(yáng)集團(tuán)的前身——陽(yáng)煤集團(tuán)看重這項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新的可觀前景，投資3.5億元，與太原理工大學(xué)合作成立了山西新碳超硬材料科技有限公司，加速推進(jìn)煤層氣制備金剛石的項(xiàng)目轉(zhuǎn)化。

　　張衛(wèi)珂團(tuán)隊(duì)在陽(yáng)泉市建成了全球惟一的納米洋蔥碳量產(chǎn)化企業(yè)。助力納米洋蔥碳走出實(shí)驗(yàn)室、走上生產(chǎn)線的，是陽(yáng)泉市的一家民營(yíng)科技公司。2015年，張衛(wèi)珂的項(xiàng)目在這里實(shí)現(xiàn)投產(chǎn)轉(zhuǎn)化，并在2019年完成中試，年銷售額已破千萬(wàn)。

　　煤層氣是近20年在國(guó)際上崛起的潔凈、優(yōu)質(zhì)能源和化工原料，受需求和技術(shù)的雙重驅(qū)動(dòng)快速發(fā)展。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，全球超過(guò)30個(gè)國(guó)家就煤層氣開(kāi)展科學(xué)研究和勘探開(kāi)發(fā)。新華社悉尼分社記者張玥說(shuō)：“近年來(lái)，山西省加快推進(jìn)煤層氣資源開(kāi)發(fā)利用，得益于科技創(chuàng)新。將廉價(jià)的煤層氣高值利用、零排放和規(guī)?；苽浣Y(jié)構(gòu)可控的納米碳材料和氫氣，是變?nèi)剂蠟樵?，也是減少CO2排放的重要途徑，有利于促進(jìn)能源、資源與工業(yè)生產(chǎn)的快速升級(jí)轉(zhuǎn)型?！?/p>

　　深化產(chǎn)學(xué)研融合，讓創(chuàng)新主體實(shí)現(xiàn)高效聯(lián)動(dòng)

　　無(wú)論是用煤層氣生產(chǎn)金剛石還是制備納米洋蔥碳，這兩個(gè)項(xiàng)目的共同點(diǎn)在于：高校自主研發(fā)技術(shù)，和企業(yè)聯(lián)合實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。近年來(lái)，我省不斷深化產(chǎn)學(xué)研融合、打通校企通道，讓創(chuàng)新主體實(shí)現(xiàn)高效聯(lián)動(dòng)。

　　“大學(xué)有三個(gè)使命，一個(gè)是人才培養(yǎng)，一個(gè)是科學(xué)研究，還有就是服務(wù)地方。”李飛說(shuō)，“產(chǎn)學(xué)研合作模式，聯(lián)通了高校、科研院所和企業(yè)，這是一個(gè)相互支撐、各取所需的過(guò)程?！?/p>

　　張衛(wèi)珂團(tuán)隊(duì)在與陽(yáng)泉市那家民營(yíng)科技公司合作過(guò)程中，還共建了校企教育創(chuàng)新中心，使學(xué)校和企業(yè)良性互動(dòng)、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，不但促進(jìn)了學(xué)校的人才培養(yǎng)和學(xué)科建設(shè)，而且也推動(dòng)了企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新。

　　新的一年，我省將繼續(xù)圍繞創(chuàng)新生態(tài)打造和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，深入推進(jìn)高校布局、學(xué)科學(xué)院、專業(yè)設(shè)置“三個(gè)調(diào)整優(yōu)化”。同時(shí)，充分發(fā)揮企業(yè)的創(chuàng)新主體作用，以14個(gè)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)集群為重點(diǎn)，支持領(lǐng)軍企業(yè)組建有高校和科研院所參加的創(chuàng)新聯(lián)合體。通過(guò)校企融合，聯(lián)手攻關(guān)當(dāng)前最急需、最前沿的技術(shù)難題，推動(dòng)更多科技成果加速轉(zhuǎn)化，使創(chuàng)新主體高效聯(lián)動(dòng)、創(chuàng)新要素加速集聚。

　　“要從科技當(dāng)中去轉(zhuǎn)型，要從科技當(dāng)中尋求出路，這是走了一條轉(zhuǎn)型的正道，而且是陽(yáng)光大道，一定能取得成果。”太原理工大學(xué)黨委書記鄭強(qiáng)表示。

　　高校和科研院所是基礎(chǔ)研究的主力軍，也是原始創(chuàng)新的主戰(zhàn)場(chǎng)。省委十一屆十一次全會(huì)暨省委經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議提出，要全力支持高校和科研院所打造科研高峰、創(chuàng)建學(xué)科高地，鼓勵(lì)領(lǐng)軍企業(yè)和高校、科研院所共建創(chuàng)新聯(lián)合體。我們期待，未來(lái)在這一座座崛起的科研高峰和學(xué)科高地上，孕育出更多無(wú)中生有、有中出新的科技創(chuàng)新成果，助力山西在新興產(chǎn)業(yè)、未來(lái)產(chǎn)業(yè)上超前布局、實(shí)現(xiàn)換道領(lǐng)跑。

　　本欄目?jī)?nèi)容源自山西衛(wèi)視“轉(zhuǎn)型進(jìn)行時(shí)”

　　轉(zhuǎn)自：山西日?qǐng)?bào)

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