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西安硬科技又一张闪亮的“名片” 新材料领域重

作者:四人打麻将时间:2020-11-09 23:58

  历经十余年科技攻关及产业化应用,由西工大张秋禹教授团队和西安蓝晓科技新材料股份有限公司共同研发的“吸附分离聚合物材料结构调控与产业化应用关键技术”,面向国家重大需求,技术创新突出,使我国战略性资源镓的产能提高约6倍;并打破了头孢合成材料国外垄断局面。该技术是我国功能高分子新材料研发与应用领域的重大突破,整体技术处于世界领先水平。日前,该技术获得2017年度国家科技进步二等奖,成为西安硬科技又一张闪亮的“名片”。

  从1875年法国人布瓦博得朗在闪锌矿矿石中提取发现镓,人类认识这种稀贵金属已经有100多年历史。镓是制作光学玻璃、真空管、半导体的重要原料,广泛地应用于无线电通讯、光纤通信、汽车雷达、LED照明、太阳能电池等领域,所有用途几乎都和当前现代科技发展及低碳经济、绿色能源和环境保护相关。2011年,我国将镓列为战略储备金属。

  我国是世界上镓主产国之一,约占全球产量的80%;也是消费国和进口大国,镓的消费量以每年20%-30%的速度保持大幅增长态势。

  “我国镓资源储量大,但是由于分离技术落后,镓产能不足,价格高,影响下游产业发展。并且镓资源浪费现象严重。”张秋禹教授告诉记者,镓多以伴生矿存在铝土矿、锡矿、铅锌矿中。一直以来,国内镓提取分离技术落后,采用的分离材料性能差、衰减快、效率低。由于技术落后、获取成本高等原因,一些企业并未对矿石中所含的镓资源进行提取,造成这种稀缺资源浪费严重。同时,由于技术、工艺落后,多数镓生产加工企业在开采生产过程中也造成了比较严重的环境污染。

  制备新型材料,解决镓开采中吸附分离材料选择性差、吸附量低、性能不稳定,长期从事纳米高分子复合材料研究的张秋禹敏锐关注到这一研究课题。 2005年,她带领团队开始这方面的研发。

  “当按照新设计的方案制备出来的新材料各方面表征数据都达到要求时,真是太让人兴奋。”团队张和鹏副教授说:“为此我们用了将近两年时间,经历无数次失败。”

  “吸附分离材料外观是光滑细小的圆颗粒内部具有复杂的孔道及官能团结构用以实现分离纯化功能,涉及吸附、离子交换、螯合等多种分离原理。”张秋禹解释说,这种新材料具有通用性,改变孔道,调控吸附分离聚合物材料结构,可以实现多种类物质的提取分离。

  记者了解到,吸附分离新材料在研发和产业化推广过程中,突破了制约材料性能提升的结构调控等10项共性关键技术,建立了集成新材料、应用工艺及成套装备的分离技术体系,建成140吨/年的提镓装置,使我国镓的产能提高约6倍,由此带动国内镓价格下降,对国内半导体、LED照明等行业产生积极影响。

  同时,打破了头孢合成用吸附分离和负载材料的国外垄断局面,建成年产2000吨的酶法生产线,使头孢生产实现了由传统化学法向低污染、低物耗酶法转变,节能减排效果显著,成为国内医药行业一次里程碑式的转变,实现了头孢产业升级。

  此外,该技术还在饮品深度净化、化工产品纯化、同位素分离、水处理、生物质分离等领域获得推广应用,展现了广阔的应用前景。

  “产学研协同创新是推动这个项目快速成功的关键。”张秋禹说:“新吸附分离材料产业推广是一个系统工程,从装备设计,应用技术工艺的开发,专业化技术服务都离不开企业。”

  2007年,张秋禹团队和国内吸附分离材料研发、生产的龙头企业西安蓝晓科技新材料股份有限公司合作研发新材料应用技术。西工大和蓝晓科技联合成立陕西省功能高分子吸附分离材料工程技术研究中心,以此为材料基础研究平台和工程转化平台,以西安蓝晓科技新材料股份有限公司为产业化平台,产学研链条的形成为产品研制与应用奠定基础。

  “新材料、新技术、关键知识产权和重要技术标准往往是新一轮产业竞争的焦点和关键所在。”西安蓝晓科技新材料股份有限公司总经理寇晓康说:“但是技术创新的复杂性、艰巨性和所需的投入不断增大,企业面临的创新风险也越来越大。”

  2009年,新吸附分离材料产业化推广关键时候,蓝晓科技为国内一家镓生产龙头企业的提镓装置,提供400百万元的新吸附分离材料。使用一次材料性能就衰减、报废,三个多月反复下来5、6次,都失败了。“单个项目一下子砸进去2000多万元,压力很大,感觉天都是黑的。”寇晓康说:最后通过各个环节的排查,找到了应用工艺中的“漏点”,解决这个问题。

  “这个‘学费’没有白交,让我们对整个装置设计、应用工艺等各个环节有了进一步了解和把控,进一步创新服务模式,由此公司成为了目前行业唯一能够提供新材料产品、系统装备、技术服务的专业企业。”寇晓康告诉记者,公司目前已经提供连续离子交换与吸附分离装置百余套,市场覆盖了国内,以及埃及、土耳其、智利等国际市场。2015年3月蓝晓科技上市,成为行业唯一A股上市企业,

  “企业发展得益于产学研深度融合。”寇晓康深有体会:“协同创新使高校科研人员的智慧直接进入生产领域,通过企业集成、引进、消化、吸收,创造出新的生产工艺、新的技术和先进的管理模式,加速创新成果转化,也让企业发展赢得先机和动力。”

  记者在采访时得知,蓝晓科技在青海冷湖碳酸锂生产线项目日前取得成功,标志着公司实现了盐湖卤水提锂吸附剂、工艺和系统装置核心技术的工业化转化。“吸附法提锂技术的产业化是公司新的重要增长点之一,是我们向新能源领域应用扩展的良好开端。”寇晓康表示说。

  产学研融合发展,推动基础研究的深入。在多孔材料方面,张秋禹团队不懈努力,不断拓展吸附分离材料的应用领域,科学研究和技术创新方面取得一批原创性学术科研成果。团队获得授权发明专利30件、实用新型专利3件,制定标准9件,发表相关论文80篇,形成了基础研究、技术创新和工程化应用集成综合的科研模式。

  “未来我们还将针对市场走向和产业发展需求,进一步拓展新材料应用领域,比如疫苗提纯、蛋白质提取等等。”张秋禹表示说,产学研融合发展,让团队科研能力快速提升。今后在人才培养方面,团队将为产学研链条培养更多能留得住、干得好的优秀人才。

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