科研人員正在實驗室進行空心玻璃微珠的研發測試工作。中鋼礦院 供圖
“黑科技”碳氣凝膠：破解硅碳負極膨脹難題
在鋰電池負極材料從石墨向硅碳升級的浪潮中，碳氣凝膠成為關鍵材料。傳統石墨負極的理論容量已接近天花板，而硅的理論容量是其10倍，但致命缺陷在于充放電時體積膨脹率高達300%，易導致電池失效。
硅碳負極是將硅顆粒“裝”進多孔碳構建的“納米房子”中。碳氣凝膠作為一種新型多孔碳材料，成為首選之一，“碳氣凝膠的多孔結構能有效抑制硅膨脹，同時提供穩定的導電網絡。”中鋼礦院總經理助理劉亞輝解釋。與市場上主流的生物質多孔碳不同，該院采用樹脂碳路線，通過優化原料與工藝，使產品兼具高強度和成本可控性。
2018年，碳氣凝膠項目組成立；2021年完成中試；2023年實現百噸級量產。目前，該材料已通過國內幾家頭部電池企業的認證，并應用于高端手機、無人機等消費電子和小動力電池領域中。“今年起，產品正式進入批量供貨階段，市場需求遠超預期。”劉亞輝透露。
圖為科研人員研發的高性能空心玻璃微珠。中新網記者張俊 攝
“小白珠”撬動大市場：空心玻璃微珠的跨界之旅
另一項“不起眼”的產品——高性能空心玻璃微珠，同樣展現出驚人潛力。這種直徑與頭發絲大小相似的微珠，密度接近水的十分之一，卻兼具低導熱、高強度的特性。
在油氣開采領域，它被用作深井鉆探的“密度調節劑”；在航空航天領域，成為復合材料的“輕量化擔當”；在建筑涂料中，化身隔熱保溫的“隱形衛士”。科研團隊通過改進制備工藝，將微珠的成品率從前期的60%提升至現在的95%，成本降低30%。
“技術轉化的核心是平衡性能與成本。”研發團隊回憶，僅原材料篩選就耗時一年，試驗了上百種配方。如今，該產品年產能達萬噸。
圖為安徽省馬鞍山市馬鋼集團生產園區。(無人機照片) 中新社記者 張婭子 攝
產學研融合助傳統產業實現市場突圍
“黑白”材料的產業化之路離不開獨特的“技術轉化基因”。企業前身是研究院所，團隊多由礦物加工、材料化學等領域的技術骨干轉型而來。“我們擅長把實驗室技術轉換成工業產品。”劉亞輝坦言。
以碳氣凝膠為例，團隊在引進實驗室技術后，重點攻關裝備放大與工藝優化。從克級試驗到噸級生產，反應釜設計、溫控精度、干燥工藝等環節均需重新摸索。“論文可以不計成本，但產業化必須考慮市場接受度。”
這種“工程化能力”成為核心競爭力。“我們近30%的員工為研發人員，與河海大學、安徽工業大學等高校開展聯合技術攻關，開發特種材料。”劉亞輝介紹，2023年，企業入選安徽省“專精特新”小巨人名單，成為馬鞍山經開區16家國家級“小巨人”企業之一。
眼下，中鋼礦院擴產工作正在推進中，碳氣凝膠產能將提升至千噸級；空心玻璃微珠的應用場景也在向5G通信、深海探測等新興領域延伸。“新材料產業比拼的是持續創新力。”劉亞輝說。
馬鞍山經開區黨工委副書記劉凌介紹，當地已形成新能源汽車、能源電子等產業集群，將為新材料企業提供“從實驗室到生產線”的全鏈條支撐。
從為鋼鐵“挖礦”到給電池“造房”，中鋼礦院的轉型之路，恰是馬鞍山擁抱新質生產力的縮影。馬鞍山將以“黑白”材料創新為支點，不斷開拓新材料市場，發展新質生產力。(完)
