新材料：苧麻炭超級電容器的產業化生產

　　苧麻，一種天然的紡織材料。在楊維清眼里，它還能制備活性炭電極，并應用于超級電容器。

　　楊維清是西南交通大學(以下簡稱西南交大)材料科學與工程學院教授，長期從事先進儲能材料和器件的研究。從2015年起，他盯上了這一“千年不爛軟黃金”，開啟了基于苧麻炭的超級電容器產業化研究。

　　他強調，一定要實事求是，讓專業的人做專業的事。

　　從椰殼到苧麻稈

　　相比傳統電容器，超級電容器通常具有更高的能量密度和功率密度，且充放電速度快、循環壽命長，因此被廣泛應用于地鐵動能回收、新能源城市交通、航空航天等諸多領域。

　　“決定超級電容能量密度的關鍵就是電極材料?！睏罹S清打了個比方，“就像建的房子決定了能裝多少人?！被钚蕴坑捎诰哂斜缺砻娣e大、孔隙結構可調整、化學穩定性好和成本低等優勢，成為超級電容器的首選電極材料，用于吸附電荷以儲存能量。

　　椰殼則作為原材料，被廣泛用于制備電容活性炭。但這一技術和規?；a線一直被國外企業牢牢握在手中，是我國超級電容器發展的一大“卡脖子”問題。

　　“蜀麻吳鹽自古通，萬斛之舟行若風。”自古以來，四川產的苧麻一直遠近聞名，于多地流通，其中大竹縣產的苧麻久負盛名。對于從小生活在大竹的楊維清來說，每年長三季、能躥2米高的苧麻是再熟悉不過的家鄉特產。

　　“苧麻和椰殼都是生物質，苧麻是否也可用于電極材料的制備?”2015年，當這一想法在楊維清腦中“蹦”出后，他便著手展開研究。

　　苧麻麻稈具有灰分低、含碳量高的特點，是制備高比表面積活性炭的理想原材料。“而且，苧麻纖維素含量較高，纖維取向有序，具有疏松多孔的特點，相比椰殼制備的活性炭，苧麻制備的活性炭能夠更好地儲能。”楊維清團隊成員羅淇天說。

　　“家鄉苧麻滿地，尤其是苧麻稈都沒人要，燒了還污染環境?！睏罹S清從老鄉手中收來的廢棄苧麻稈，搖身一變成了高附加值的先進材料。

　　試錯的過程

　　楊維清課題組的實驗室里，一臺高溫管式爐見證了苧麻炭制備研究的起點。

　　根據一系列的實驗要求，楊維清和團隊在不斷嘗試中摸索出了一套包含30多道工藝的制備方法。經去皮或碎稈后，苧麻不僅要進行炭化和活化處理，還要經歷除鐵、酸洗、漂洗、過濾等純化流程。而最為關鍵的炭化工藝，主要是在高溫管式爐中完成?！霸跉鍤猸h境下，設置一定的參數對苧麻進行燜燒?！?/p>

　　實驗階段，楊維清成功研發出想要的活性材料，但產量只有100克。要實現材料規?；a，應用于儲能器件制成電容產品，并最終進入銷售流通環節，還有很長的一段路要走。其中，最重要的就是中試環節。

　　在學院內，楊維清逐步搭建起一條年產5公斤的超容炭中試線?！斑@是一個不斷試錯的過程，不只是技術工藝上的改進。”

　　因為是制備新材料，市面上沒有標準化的生產設備，所以楊維清要自己動手改裝類似的裝置?！跋窀邷厮魵饣罨腻仩t，因為流量和溫度不能達到工藝要求，前后換了4個?！蹦壳笆褂玫腻仩t，也有楊維清的“改造”痕跡：連接管道被纏上一圈又一圈的加熱帶，避免熱量流失。

　　公斤級別的苧麻炭制備實現后，楊維清把目標產量瞄向了“噸”。一開始他有點“野心”，直接謀劃了年產300噸級別的生產線，但資金風險和實驗風險太高，最后不得已放棄了。

　　“實際操作中我才發現，這樣做的風險極高，光設備投入一年就得5000萬元，如果不合適要改裝，又是一筆支出，太‘燒錢’了?！睏罹S清將目標縮小至“年產30噸至60噸”的中試線，在尊重科研規律的同時，又合理規劃了投入的時間和資金。

　　苧麻炭研究起步不久后，西南交大就進行了一場“職務科技成果權屬混合所有制改革”，先后出臺了《西南交通大學專利管理規定》和《西南交通大學無形資產管理辦法》。前者使科研人員從一開始就和所在單位共享成果所有權，后者則規定校內職務科技成果不再納入國有無形資產管理清單，而是由學?？蒲泄芾聿块T作為成果管理，由此打破了高校成果“不愿轉”“不敢轉”的局面。

　　乘著政策的東風，楊維清確定了年產30噸級中試生產線目標后，也遇到了滿意的合作對象。

　　2021年1月，楊維清團隊“高比能超級電容器關鍵材料與器件制備工藝系列技術”所涉及的9項職務發明，按照學校和科研團隊3∶7的比例完成知識產權分割確權后，以1388萬元的估值作價入股四川一家科技企業。其中，學校30%的知識產權由該公司出資416.574萬元購買。

　　整個轉化過程不復雜，無須上報學校國資處、校長辦公會和黨委常委會審批，只需在西南交大科學技術發展研究院網站上公示即可。

　　專業的人做專業的事

　　楊維清及其團隊在學校完成公斤級苧麻炭制備后，再將其送往合作公司位于成都龍泉驛區的廠區，做成商用型的軟包和圓柱形超級電容器，并進行性能測試分析。這一條半自動化的封測中試生產線已經運行了快兩年，流程中各項工藝已經成熟，如今正處于各項設備的磨合階段。

　　對于廠區預留的一塊2000多平方米的空地，楊維清已有了謀劃：搭建那條年產30噸至60噸的苧麻炭制備中試生產線。

　　“和我合作的這家企業，以前主營印刷業務。”楊維清說，二代掌舵者接手后，一心想讓公司轉型，而自己正好在找投資，所以兩人一拍即合。

　　楊維清最看重的，是雙方理念的契合?！捌渌顿Y者只想投錢，產品研發、銷售等都要我來組建團隊，可管理并不是我的專長?！边@家企業管理者只讓楊維清管技術，產品后期的業務根本不用他操心。同時，楊維清也看中了公司的實力：背靠涉足多個領域的家族企業，抗風險能力較強。

　　“實事求是，專業的人做專業的事。”楊維清給自己提出了“三不一結”的要求，即“不當法人，不控股，不過早想預期分紅，且一事一結”。“雖然目前苧麻炭項目我仍有持股，但占比較少。未來如果有其他項目，我也會堅持‘三不’原則，不想在科研上分心，也不想過分夸大自己的作用?！?/p>

　　楊維清將自己定位于“科研代工”的角色，只做技術委托開發。“‘一事一結’，我和團隊只為企業解決科技問題，拿我們該拿的。至于拿多少，就由雙方協商評估我們的智力、人力和時間投入。”

　　撐起一把“傘”

　　“也許我就該專心搞科研，我也愛做科研?！毕矚g科研這件事，也是楊維清在一路摸爬滾打中認識到的。

　　本科畢業后，他當過連鎖餐飲店經理、做過奧賽培訓機構的講師，還開過網吧，一個勁兒地就想掙錢。2003年，在培訓機構已是金牌講師的楊維清，收入不錯，但他總覺得每天都是重復勞動，“少了點意思”。

　　第二年，他決定重回校園。在四川大學攻讀碩士和博士學位后，他又赴美深造。經過了10年的二次求學，37歲的楊維清正式踏上了科研之路。

　　楊維清很羨慕那些一早就選擇做科研，且長久堅持下來的學者，但他知道人的經歷不能復制?！拔移鸩酵?，只有靠時間積淀?！庇绕涫?017年、2018年課題組成果轉化遇到困境時，楊維清不得已作出取舍，忙于工作卻疏于對家人的陪伴和照顧。每每想到此，他都深感虧欠。

　　正是這些“彎路”帶來的磨礪，讓楊維清越發明白自己要什么，也拓寬了思路、打開了“格局”。除了大學教授，楊維清還有個身份——四川省政協委員。而他的提案，基本都與高校如何打通科技成果轉化“最后一公里”有關。

　　自己淋過雨，就想為別人撐把傘。楊維清的提案中，總是融入了自己實踐后總結的經驗。他曾提出，政府可以鼓勵高校和機制更為靈活的中小企業共建中試平臺，并提供資金引導，或對中試階段給予補助，以減少高校科研團隊成果轉移轉化的風險和壓力。

　　盤點一路走來遇到的堵點，他建議從政策層面，督促高校落實符合科技成果轉化工作特點的評價機制，不能總讓“發文章才能評職稱”消磨了高校師生的積極性。

　　楊維清更想蹚出一條路。他的短期目標，是實現符合商業標準的苧麻炭超級電容器的產業化生產。“現在苧麻炭的制備產量已經從100克增長到30噸。未來，我們要建立的是年產300噸的正式生產線。”

　　他還有一個遠期計劃，就是將即將構建的年產30噸至60噸的中試生產線不斷擴充發展成一個中試技術工程中心，“使其成為一個具有公共性和兼容性的中試平臺”。