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    【湖北科技】奋进中的湖北·走看实验室 | 湖北三峡实验室:不断“磷”突破

    发布时间:2024-11-21   浏览次数:

    11月5日,习近平总书记在武汉产业创新发展研究院视察时,湖北三峡实验室向习近平总书记展示了他们自主研发的新材料——黑磷,可以降低对国外进口原材料的依赖。黑磷研发的背后有着怎样的故事?我们一起去看看。

    记者乐城:“作为三峡实验室最新标志性成果黑磷,它可以应用在光电器件、快充储能、能源催化等方面。目前,已经完成了一公斤到百公斤小规模的量产突破。我身边的这块黑磷晶体有30公斤,市场价值已经过亿。”

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    黑磷,是一种高附加的新材料,可以替代进口硅材料,成为半导体工业核心材料的新产品。这两天,在武汉军山科技产业园里的中科先进技术研究院,湖北三峡实验室的科研团队正在抓紧进行黑磷电池低温充放电性能测试,在零下40摄氏度的极寒条件下,黑磷电池负极依然能够实现60%的容量保持率,而现在常规使用的石墨负极已经无法正常工作了。

    湖北三峡实验室黑磷研发项目负责人汪建南:“能够实现一个5分钟的快冲突破,在12分钟实现满格充电,对我们的低温快充储能的行业格局实现比较大的改变。那么我们基于黑磷优异的半导体特性,我们可以开发出更多性能更加优异、处理速度更快的芯片产品。”

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    三峡实验室的所在地宜昌,拥有长江流域最大的磷矿基地,磷矿保有储量超过40亿吨,为全国八大磷矿区第一。用好磷矿资源,必须在科技创新转化上下功夫。由此应运而生三峡实验室由兴发集团牵头,联合中科院过程所、武汉工程大学等多所高校院所,聚焦磷基高端化学品、磷石膏综合利用等方面开展创新研发。

    湖北三峡实验室主任池汝安:“企业牵头实验室主要是在于企业有时给我们出一些研究课题,让我们更加的接地气,很快地把它们研究出来,然后转到企业去转化。这就提高了转化速度,打通了科技成果转化最后一公里路径。”

    湖北三峡实验室黑磷研发项目负责人汪建南:“目前国外的话,同类的产品售价高达2000美元每克,那折合人民币基本上都是过万元每克的价格。目前我们把黑磷的这个制备成本,能够相较于前期降低一半。”

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    目前,三峡实验室已经实现百公斤级黑磷晶体的规模化可控制备,可以将黑磷应用改性贵金属催化剂,来为未来实现工业化应用做好准备。在加速新成果转化落地的同时,三峡实验室还面向磷石膏的综合利用和无害化处置这一世界难题发起挑战,科研团队在磷石膏源头减量、过程净化、资源循环利用等重大关键技术研究上展开科技攻关,采用了磷石膏土壤化改良与生态化利用技术,这段时间正在宜昌猇亭区开展磷石膏种植试验田试验。

    湖北三峡实验室磷石膏综合利用研发中心四级研究员汪国靖:“这块试验田主要是针对磷石膏的规模化消纳,想把它做成一种近似于土壤的机制。通过这个组分的调控,可以使它的营养物质和这个土壤相当,来适合这个植物的生长。有用的部分进行利用,有害的部分进行一个富集,可以把磷石膏变废为宝,实现一个生态化的循环和处理。”

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    现在,由三峡实验室牵头组织参与的国家和省级重大科研项目有近20个,重点在光刻胶用光引发剂、高性能电子化学品、高端磷化剂等多个高端新产品技术上来创新突破,有机硅皮革年产100万米的中试装置已经建成投产。

    湖北三峡实验室主任池汝安:“我们采用一些激励机制,会从这个转化成果的利润中,把前三年的30%利润给这个课题组。通过这样激励这些研究人员,我们也围绕着开放课题跟创新课题给高校科研院所,来帮我们做一些前期的工作。然后在我们这里进行中试,中试完以后将这些成果及时的转到企业里,能为我们国家的化工行业做出我们应有的贡献。”