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2020年8月，首批金剛石試生產(chǎn)成功。華陽新材料科技集團依托新型科學技術(shù)，加快了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級；太原理工大學的煤層氣制備金剛石項目，也完成了從實驗室到生產(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“論克拉賣的價值鏈”。
近年來，我省不斷深化產(chǎn)學研融合、打通校企通道，讓創(chuàng)新主體實現(xiàn)高效聯(lián)動，共同助力轉(zhuǎn)型發(fā)展。
“無中生有”、點石成金，基礎(chǔ)燃料變身高端產(chǎn)品
一個透明薄片，乍一看很不起眼，像玻璃，又像透明塑料，其實，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，是因為它誕生于古老的地殼運動，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“透明薄片”卻不是從地層深處開采出來的，而是從煤層氣里“長”出來的。
“煤層氣生產(chǎn)金剛石不僅是山西首創(chuàng)、國內(nèi)首創(chuàng)，也可以說是國際首創(chuàng)。”太原理工大學新型碳材料研究院副教授、金剛石項目主要參與人黑鴻君博士介紹說，“高端金剛石一直被國際壟斷，直到2016年，于盛旺博士用煤層氣生產(chǎn)出這種高端金剛石，才打破了國際壟斷，填補了國內(nèi)的技術(shù)空白，同時生產(chǎn)速率提高了3至4倍，成本也降低了很多?！?/p>
煤層氣里“長”出來的金剛石，擁有“點石成金”的神奇?！跋裎沂稚系倪@個小片金剛石片，它的厚度大概在零點幾個毫米，如果在國際市場上賣的話能賣到上百萬元，所以電子級的金剛石是有市無價的。”黑鴻君說。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，按最低價可賣200元，等于漲了6倍多。
從煤層氣“無中生有”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者發(fā)現(xiàn)的，它的身價最便宜也要150元/克，貴的要300元/克。納米洋蔥碳因其獨特的0維結(jié)構(gòu)、小直徑、高導電率以及易分散的特性，被稱為智能化時代電子工業(yè)的基礎(chǔ)材料。但是，長期以來，因為受到催化劑失活等問題的困擾，全球一直沒能實現(xiàn)量產(chǎn)。
從2012年開始，太原理工大學張衛(wèi)珂團隊開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)勢領(lǐng)域產(chǎn)品
從看不見的氣體——煤層氣中居然能提取出金剛石，還能制備出智能化時代電子工業(yè)的基礎(chǔ)材料納米洋蔥碳，山西“無中生有”、有中出新，加快布局、積極拓展優(yōu)勢領(lǐng)域產(chǎn)品。
金剛石擁有非常多的、無可比擬的優(yōu)異特性，被譽為“21世紀的戰(zhàn)略性材料”，以其超硬性廣泛用于機電、光學、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。中國石油大學煤層氣研究中心教授張遂安介紹說：“在煤層氣的利用中，第1個層級，把它作為一種清潔燃料；第2個層級，利用煤層氣生產(chǎn)高品質(zhì)的產(chǎn)品，比如陶瓷、玻璃；第3個層級，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，來提升整個煤層氣的利用價值?！彼硎荆壳霸谌?，中國、美國、加拿大、澳大利亞的煤層氣都開發(fā)得非常好，在中國，煤層氣開發(fā)重點在山西。
把煤層氣這種最輕最軟的氣體蛻變?yōu)榻饎偸@種自然界最堅硬的物質(zhì)，于盛旺與他的團隊歷時6年，做了數(shù)千次實驗，終將不可能變?yōu)榭赡埽谑澜绶秶鷥?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，覺得一種柔軟的氣體如何能變成最硬的金剛石，他們會生疑?！碧砉ご髮W技術(shù)轉(zhuǎn)移公司負責人李飛說，“隨著產(chǎn)業(yè)化進程的推進，這種疑慮逐漸消失?！比A陽集團的前身——陽煤集團看重這項技術(shù)創(chuàng)新的可觀前景，投資3.5億元，與太原理工大學合作成立了山西新碳超硬材料科技有限公司，加速推進煤層氣制備金剛石的項目轉(zhuǎn)化。
張衛(wèi)珂團隊在陽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驗室、走上生產(chǎn)線的，是陽泉市的一家民營科技公司。2015年，張衛(wèi)珂的項目在這里實現(xiàn)投產(chǎn)轉(zhuǎn)化，并在2019年完成中試，年銷售額已破千萬。
煤層氣是近20年在國際上崛起的潔凈、優(yōu)質(zhì)能源和化工原料，受需求和技術(shù)的雙重驅(qū)動快速發(fā)展。據(jù)資料統(tǒng)計，全球超過30個國家就煤層氣開展科學研究和勘探開發(fā)。新華社悉尼分社記者張玥說：“近年來，山西省加快推進煤層氣資源開發(fā)利用，得益于科技創(chuàng)新。將廉價的煤層氣高值利用、零排放和規(guī)模化制備結(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，有利于促進能源、資源與工業(yè)生產(chǎn)的快速升級轉(zhuǎn)型?！?/p>
深化產(chǎn)學研融合，讓創(chuàng)新主體實現(xiàn)高效聯(lián)動
無論是用煤層氣生產(chǎn)金剛石還是制備納米洋蔥碳，這兩個項目的共同點在于：高校自主研發(fā)技術(shù)，和企業(yè)聯(lián)合實現(xiàn)批量生產(chǎn)。近年來，我省不斷深化產(chǎn)學研融合、打通校企通道，讓創(chuàng)新主體實現(xiàn)高效聯(lián)動。
“大學有三個使命，一個是人才培養(yǎng)，一個是科學研究，還有就是服務(wù)地方?！崩铒w說，“產(chǎn)學研合作模式，聯(lián)通了高校、科研院所和企業(yè)，這是一個相互支撐、各取所需的過程。”
張衛(wèi)珂團隊在與陽泉市那家民營科技公司合作過程中，還共建了校企教育創(chuàng)新中心，使學校和企業(yè)良性互動、優(yōu)勢互補，不但促進了學校的人才培養(yǎng)和學科建設(shè)，而且也推動了企業(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，深入推進高校布局、學科學院、專業(yè)設(shè)置“三個調(diào)整優(yōu)化”。同時，充分發(fā)揮企業(yè)的創(chuàng)新主體作用，以14個戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)集群為重點，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。通過校企融合，聯(lián)手攻關(guān)當前最急需、最前沿的技術(shù)難題，推動更多科技成果加速轉(zhuǎn)化，使創(chuàng)新主體高效聯(lián)動、創(chuàng)新要素加速集聚。
“要從科技當中去轉(zhuǎn)型，要從科技當中尋求出路，這是走了一條轉(zhuǎn)型的正道，而且是陽光大道，一定能取得成果?！碧砉ご髮W黨委書記鄭強表示。
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。省委十一屆十一次全會暨省委經(jīng)濟工作會議提出，要全力支持高校和科研院所打造科研高峰、創(chuàng)建學科高地，鼓勵領(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，未來在這一座座崛起的科研高峰和學科高地上，孕育出更多無中生有、有中出新的科技創(chuàng)新成果，助力山西在新興產(chǎn)業(yè)、未來產(chǎn)業(yè)上超前布局、實現(xiàn)換道領(lǐng)跑。（山西日報記者李林霞 本欄目內(nèi)容源自山西衛(wèi)視“轉(zhuǎn)型進行時”）
