马鞍山，这座曾经以钢铁产业闻名的城市，如今正从传统产业迈向新能源材料领域，从这里生产的“一黑一白”两大材料颇受关注。“黑”是碳气凝胶，一种新型轻质多孔碳材料；“白”是高性能空心玻璃微珠，细如面粉却强度惊人。近日，中新网记者走进中钢集团马鞍山矿山研究总院(以下简称“中钢矿院”)一探究竟。
中钢矿院的历史可追溯至1963年，其诞生之初的使命是为矿山企业提供技术服务。近年来，研究院瞄准新材料赛道，将目光投向更广阔的民用市场。“我们过去为矿山服务，现在要用材料技术为新能源产业赋能。”中钢矿院总经理徐修平表示，这两项技术均源自实验室，中钢矿院联合国内相关研究单位组建专项团队历时10余年攻克工程化难题，最终实现量产。
科研人员正在实验室进行空心玻璃微珠的研发测试工作。中钢矿院 供图
“黑科技”碳气凝胶：破解硅碳负极膨胀难题
在锂电池负极材料从石墨向硅碳升级的浪潮中，碳气凝胶成为关键材料。传统石墨负极的理论容量已接近天花板，而硅的理论容量是其10倍，但致命缺陷在于充放电时体积膨胀率高达300%，易导致电池失效。
硅碳负极是将硅颗粒“装”进多孔碳构建的“纳米房子”中。碳气凝胶作为一种新型多孔碳材料，成为首选之一，“碳气凝胶的多孔结构能有效抑制硅膨胀，同时提供稳定的导电网络。”中钢矿院总经理助理刘亚辉解释。与市场上主流的生物质多孔碳不同，该院采用树脂碳路线，通过优化原料与工艺，使产品兼具高强度和成本可控性。
2018年，碳气凝胶项目组成立；2021年完成中试；2023年实现百吨级量产。目前，该材料已通过国内几家头部电池企业的认证，并应用于高端手机、无人机等消费电子和小动力电池领域中。“今年起，产品正式进入批量供货阶段，市场需求远超预期。”刘亚辉透露。
图为科研人员研发的高性能空心玻璃微珠。中新网记者张俊 摄
“小白珠”撬动大市场：空心玻璃微珠的跨界之旅
另一项“不起眼”的产品——高性能空心玻璃微珠，同样展现出惊人潜力。这种直径与头发丝大小相似的微珠，密度接近水的十分之一，却兼具低导热、高强度的特性。
在油气开采领域，它被用作深井钻探的“密度调节剂”；在航空航天领域，成为复合材料的“轻量化担当”；在建筑涂料中，化身隔热保温的“隐形卫士”。科研团队通过改进制备工艺，将微珠的成品率从前期的60%提升至现在的95%，成本降低30%。
“技术转化的核心是平衡性能与成本。”研发团队回忆，仅原材料筛选就耗时一年，试验了上百种配方。如今，该产品年产能达万吨。
图为安徽省马鞍山市马钢集团生产园区。(无人机照片) 中新社记者 张娅子 摄
产学研融合助传统产业实现市场突围
“黑白”材料的产业化之路离不开独特的“技术转化基因”。企业前身是研究院所，团队多由矿物加工、材料化学等领域的技术骨干转型而来。“我们擅长把实验室技术转换成工业产品。”刘亚辉坦言。
以碳气凝胶为例，团队在引进实验室技术后，重点攻关装备放大与工艺优化。从克级试验到吨级生产，反应釜设计、温控精度、干燥工艺等环节均需重新摸索。“论文可以不计成本，但产业化必须考虑市场接受度。”
这种“工程化能力”成为核心竞争力。“我们近30%的员工为研发人员，与河海大学、安徽工业大学等高校开展联合技术攻关，开发特种材料。”刘亚辉介绍，2023年，企业入选安徽省“专精特新”小巨人名单，成为马鞍山经开区16家国家级“小巨人”企业之一。
眼下，中钢矿院扩产工作正在推进中，碳气凝胶产能将提升至千吨级；空心玻璃微珠的应用场景也在向5G通信、深海探测等新兴领域延伸。“新材料产业比拼的是持续创新力。”刘亚辉说。
马鞍山经开区党工委副书记刘凌介绍，当地已形成新能源汽车、能源电子等产业集群，将为新材料企业提供“从实验室到生产线”的全链条支撑。
从为钢铁“挖矿”到给电池“造房”，中钢矿院的转型之路，恰是马鞍山拥抱新质生产力的缩影。马鞍山将以“黑白”材料创新为支点，不断开拓新材料市场，发展新质生产力。(完)
