“软黄金”，变新材料 ！

日前，《中国科学报》以《从100克到30吨，他让“软黄金”变新材料》为题，报道了我校材料科学与工程学院杨维清教授基于苎麻炭的超级电容器产业化研究。接下来，小微带你揭秘，杨维清教授如何变废为宝：

▲《中国科学报》原文报道

苎麻，一种天然的纺织材料在杨维清眼里它还能制备活性炭电极并应用于超级电容器。

杨维清是西南交通大学(以下简称西南交大)材料科学与工程学院教授，长期从事先进储能材料和器件的研究。从 2015 年起，他盯上了这一“千年不烂软黄金”，开启了基于苎麻炭的超级电容器产业化研究。

▲杨维清（左一）和团队成员在实验室

如今，苎麻炭成果已走出实验室，准备走上生产线。杨维清也找到了投资伙伴，向实现商业化生产的最终目标进军。

一路走来，杨维清不断摸索，也不断试错，逐渐明晰自己的定位：“我只是个‘导演’我需要投资商、制片人把我的作品变成商品，让想法变现。”他强调，一定要实事求是，让专业的人做专业的事。

从椰壳到苎麻秆

相比传统电容器，超级电容器通常具有更高的能量密度和功率密度，且充放电速度快、循环寿命长，因此被广泛应用于地铁动能回收、新能源城市交通、航空航天等诸多领域。

“决定超级电容能量密度的关键就是电极材料。”杨维清打了个比方，“就像建的房子决定了能装多少人。”活性炭由于具有比 表面积大、孔隙结构可调整、化学稳定性好和成本低等优势，成为超级电容器的首选电极材料，用于吸附电荷以储存能量。

椰壳则作为原材料，被广泛用于制备电容活性炭。但这一技术和规模化生产线一直被国外企业牢牢握在手中，是我国超级电容器发展的一大“卡脖子”问题。

“蜀麻吴盐自古通，万斛之舟行若风。” 自古以来，四川产的苎麻一直远近闻名，于多地流通，其中大竹县产的苎麻久负盛名。对于从小生活在大竹的杨维清来说，每年长三季、能蹿2米高的苎麻是再熟悉不过的家乡特产。

“苎麻和椰壳都是生物质，苎麻是否也可用于电极材料的制备?”2015 年，当这一想法在杨维清脑中“蹦”出后，他便着手展开研究。

苎麻麻秆具有灰分低、含碳量高的特点，是制备高比表面积活性炭的理想原材料。“而且，苎麻纤维素含量较高，纤维取向有序，具有疏松多孔的特点，相比椰壳制备的活性炭，苎麻制备的活性炭能够更好地储能。”杨维清团队成员罗淇天说。

“家乡苎麻满地，尤其是苎麻秆都没人要，烧了还污染环境。”杨维清从老乡手中收来的废弃苎麻秆，摇身一变成了高附加值的先进材料。

试错的过程

杨维清课题组的实验室里，一台高温管式炉见证了苎麻炭制备研究的起点。根据一系列的实验要求，杨维清和团队在不断尝试中摸索出了一套包含30多道工艺的制备方法。经去皮或碎秆后，苎麻不仅要进行炭化和活化处理，还要经历除铁、酸洗、漂洗、过滤等纯化流程。而最为关键的炭化工艺，主要是在高温管式炉中完成。“在氩气环境下，设置一定的参数对苎麻进行焖烧。”

实验阶段，杨维清成功研发出想要的活性材料，但产量只有100克。要实现材料规模化生产，应用于储能器件制成电容产品，并最终进入销售流通环节，还有很长的一段路要走。其中，最重要的就是中试环节。

在学院内，杨维清逐步搭建起一条年产5公斤的超容炭中试线。“这是一个不断试错的过程，不只是技术工艺上的改进。”因为是制备新材料，市面上没有标准化的生产设备，所以杨维清要自己动手改装类似的装置。“像高温水蒸气活化的锅炉，因为流量和温度不能达到工艺要求，前后换了4个。”目前使用的锅炉，也有杨维清的“改造” 痕迹：连接管道被缠上一圈又一圈的加热带，避免热量流失。

公斤级别的苎麻炭制备实现后，杨维清把目标产量瞄向了“吨”。一开始他有点 “野心”，直接谋划了年产300吨级别的生产线，但资金风险和实验风险太高，最后不得已放弃了。“实际操作中我才发现，这样做的风险极高，光设备投入一年就得5000万元，如果不合适要改装，又是一笔支出，太‘烧钱’了。” 杨维清将目标缩小至“年产 30 吨至 60 吨”的中试线，在尊重科研规律的同时，又合理规划了投入的时间和资金。

苎麻炭研究起步不久后，西南交大就进行了一场“职务科技成果权属混合所有制改革”，先后出台了《西南交通大学专利管理规定》 和 《西南交通大学无形资产管理办法》。前者使科研人员从一开始就和所在单位共享成果所有权，后者则规定校内职务科技成果不再纳入国有无形资产管理清单，而是由学校科研管理部门作为成果管理，由此打破了 高校成果“不愿转”“不敢转”的局面。乘着政策的东风，杨维清确定了年产30吨级中试生产线目标后，也遇到了满意的合作对象。

2021 年 1 月，杨维清团队“高比能超级电容器关键材料与器件制备工艺系列技术” 所涉及的9项职务发明，按照学校和科研团队3∶7的比例完成知识产权分割确权后，以1388万元的估值作价入股四川一家科技企业。其中，学校30%的知识产权由该公司出资416.574万元购买。

整个转化过程不复杂，无须上报学校国资处、校长办公会和党委常委会审批，只需在西南交大科学技术发展研究院网站上公示即可。

专业的人做专业的事

杨维清及其团队在学校完成公斤级苎麻炭制备后，再将其送往合作公司位于成都龙泉驿区的厂区，做成商用型的软包和圆柱形超级电容器，并进行性能测试分析。这一条半自动化的封测中试生产线已经运行了快两年，流程中各项工艺已经成熟，如今正处于各项设备的磨合阶段。

对于厂区预留的一块2000多平方米的空地，杨维清已有了谋划：搭建那条年产30吨至60吨的苎麻炭制备中试生产线。

“和我合作的这家企业，以前主营印刷业务。”杨维清说，二代掌舵者接手后，一心想让公司转型，而自己正好在找投资，所以两人一拍即合。

杨维清最看重的，是双方理念的契合。“其他投资者只想投钱，产品研发、销售等都要我来组建团队，可管理并不是我的专长。”这家企业管理者只让杨维清管技术，产品后期的业务根本不用他操心。同时，杨维清也看中了公司的实力：背靠涉足多个领域的家族企业，抗风险能力较强。“实事求是，专业的人做专业的事。”杨维清给自己提出了“三不一结”的要求，即“不当法人，不控股，不过早想预期分红，且一事一结”。“虽然目前苎麻炭项目我仍有持股，但占比较少。未来如果有其他项目，我也会坚持‘三不’原则，不想在科研上分心，也不想过分夸大自己的作用。”

杨维清将自己定位于“科研代工”的角色，只做技术委托开发。“‘一事一结’，我和团队只为企业解决科技问题，拿我们该拿的。至于拿多少，就由双方协商评估我们的智力、人力和时间投入。”

撑起一把“伞”

“也许我就该专心搞科研，我也爱做科研。”喜欢科研这件事，也是杨维清在一路摸爬滚打中认识到的。

本科毕业后，他当过连锁餐饮店经理、做过奥赛培训机构的讲师，还开过网吧，一个劲儿地就想挣钱。2003 年，在培训机构已是金牌讲师的杨维清，收入不错，但他总觉得每天都是重复劳动，“少了点意思”。第二年，他决定重回校园。在四川大学攻读硕士和博士学位后，他又赴美深造。经过了10年的二次求学，37岁的杨维清正式踏上了科研之路。

杨维清很羡慕那些一早就选择做科研，且长久坚持下来的学者，但他知道人的经历不能复制。“我起步晚，只有靠时间积淀。”尤其是2017年、2018年课题组成果转化遇到困境时，杨维清不得已作出取舍，忙于工作却疏于对家人的陪伴和照顾。每每想到此，他都深感亏欠。

正是这些“弯路”带来的磨砺，让杨维清越发明白自己要什么，也拓宽了思路、打开了 “格局”。除了大学教授，杨维清还有个身份——四川省政协委员。而他的提案，基本都与高校如何打通科技成果转化“最后一公里” 有关。

自己淋过雨，就想为别人撑把伞。杨维清的提案中，总是融入了自己实践后总结的经验。他曾提出，政府可以鼓励高校和机制更为灵活的中小企业共建中试平台，并提供资金引导，或对中试阶段给予补助，以减少高校科研团队成果转移转化的风险和压力。

盘点一路走来遇到的堵点，他建议从政策层面，督促高校落实符合科技成果转化工作特点的评价机制，不能总让“发文章才能评职称”消磨了高校师生的积极性。

杨维清更想蹚出一条路。他的短期目标，是实现符合商业标准的苎麻炭超级电容器的产业化生产。“现在苎麻炭的制备产量已经从100克增长到30吨。未来，我们要建立的是年产300吨的正式生产线。”

他还有一个远期计划，就是将即将构建的年产30吨至60吨的中试生产线不断扩充发展成一个中试技术工程中心，“使其成为一个具有公共性和兼容性的中试平台”。

文章来源：中国科学报

作者：杨晨
摄影：鞠红伟

本期编辑：交大新媒体中心 马晓悦

头图尾签：侯孟廷 卢颖 刘玢

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