來源：山西日報
2020年8月，首批金剛石試生產成功。華陽新材料科技集團依託新型科學技術，加快了產業結構的最佳化升級；太原理工大學的煤層氣製備金剛石專案，也完成了從實驗室到生產線的華麗轉身，雙方校企聯手，珠聯璧合，共同為山西煤層氣資源找到了一條“論克拉賣的價值鏈”。
近年來，我省不斷深化產學研融合、打通校企通道，讓創新主體實現高效聯動，共同助力轉型發展。
“無中生有”、點石成金，基礎燃料變身高階產品
一個透明薄片，乍一看很不起眼，像玻璃，又像透明塑膠，其實，這是一顆足足10克拉的鑽石原石。
鑽石原石就是金剛石。金剛石大多用於工業領域，只有少量高品質的才能被打磨成珍貴的鑽石。而金剛石之所以珍貴，是因為它誕生於古老的地殼運動，在高溫高壓條件下，由地殼中的碳元素結晶而成，隕石撞擊地球瞬間產生的高溫、高壓也可能產生金剛石。
但是，這個“透明薄片”卻不是從地層深處開採出來的，而是從煤層氣裡“長”出來的。
“煤層氣生產金剛石不僅是山西首創、國內首創，也可以說是國際首創。”太原理工大學新型碳材料研究院副教授、金剛石專案主要參與人黑鴻君博士介紹說，“高階金剛石一直被國際壟斷，直到2016年，於盛旺博士用煤層氣生產出這種高階金剛石，才打破了國際壟斷，填補了國內的技術空白，同時生產速率提高了3至4倍，成本也降低了很多。”
煤層氣裡“長”出來的金剛石，擁有“點石成金”的神奇。“像我手上的這個小片金剛石片，它的厚度大概在零點幾個毫米，如果在國際市場上賣的話能賣到上百萬元，所以電子級的金剛石是有市無價的。”黑鴻君說。他給大家算了一筆賬：山西擁有豐富的煤層氣資源，如果單單把煤層氣用作燃料，10立方米的煤層氣成本約30元，但如果把這10立方米的煤層氣做成1克拉金剛石，按最低價可賣200元，等於漲了6倍多。
從煤層氣“無中生有”能提取出的高科技產品，不僅有金剛石，還有奈米洋蔥碳。
輪胎、電池等物品的關鍵部件的材料裡，都添加了一種神奇的物質——奈米洋蔥碳。這是一種細小的黑色粉末，在顯微鏡下的橫切面像洋蔥一樣，故而得名。奈米洋蔥碳最初是一位日本學者發現的，它的身價最便宜也要150元/克，貴的要300元/克。奈米洋蔥碳因其獨特的0維結構、小直徑、高導電率以及易分散的特性，被稱為智慧化時代電子工業的基礎材料。但是，長期以來，因為受到催化劑失活等問題的困擾，全球一直沒能實現量產。
從2012年開始，太原理工大學張衛珂團隊開始研究從煤層氣中提取製備奈米洋蔥碳，打破了技術瓶頸，並破解了奈米洋蔥碳無法量產這一全球難題。
依靠科技創新，加快佈局、積極拓展優勢領域產品
從看不見的氣體——煤層氣中居然能提取出金剛石，還能製備出智慧化時代電子工業的基礎材料奈米洋蔥碳，山西“無中生有”、有中出新，加快佈局、積極拓展優勢領域產品。
金剛石擁有非常多的、無可比擬的優異特性，被譽為“21世紀的戰略性材料”，以其超硬性廣泛用於機電、光學、冶金等工業領域和現代高新技術領域。煤層氣是與煤伴生、共生的氣體資源，一般用作燃料。中國石油大學煤層氣研究中心教授張遂安介紹說：“在煤層氣的利用中，第1個層級，把它作為一種清潔燃料；第2個層級，利用煤層氣生產高品質的產品，比如陶瓷、玻璃；第3個層級，利用煤層氣生產金剛石、石墨烯、氫能等一些更高附加值的產品，來提升整個煤層氣的利用價值。”他表示，目前在全球，中國、美國、加拿大、澳大利亞的煤層氣都開發得非常好，在中國，煤層氣開發重點在山西。
把煤層氣這種最輕最軟的氣體蛻變為金剛石這種自然界最堅硬的物質，於盛旺與他的團隊歷時6年，做了數千次實驗，終將不可能變為可能，在世界範圍內首創煤層氣製備高階金剛石。“我們這種工藝比較特殊，專家們或者普通人很意外，覺得一種柔軟的氣體如何能變成最硬的金剛石，他們會生疑。”太原理工大學技術轉移公司負責人李飛說，“隨著產業化程序的推進，這種疑慮逐漸消失。”華陽集團的前身——陽煤集團看重這項技術創新的可觀前景，投資3.5億元，與太原理工大學合作成立了山西新碳超硬材料科技有限公司，加速推進煤層氣製備金剛石的專案轉化。
張衛珂團隊在陽泉市建成了全球惟一的奈米洋蔥碳量產化企業。助力奈米洋蔥碳走出實驗室、走上生產線的，是陽泉市的一家民營科技公司。2015年，張衛珂的專案在這裡實現投產轉化，並在2019年完成中試，年銷售額已破千萬。
煤層氣是近20年在國際上崛起的潔淨、優質能源和化工原料，受需求和技術的雙重驅動快速發展。據資料統計，全球超過30個國家就煤層氣開展科學研究和勘探開發。新華社悉尼分社記者張玥說：“近年來，山西省加快推進煤層氣資源開發利用，得益於科技創新。將廉價的煤層氣高值利用、零排放和規模化製備結構可控的奈米碳材料和氫氣，是變燃料為原料，也是減少CO2排放的重要途徑，有利於促進能源、資源與工業生產的快速升級轉型。”
深化產學研融合，讓創新主體實現高效聯動
無論是用煤層氣生產金剛石還是製備奈米洋蔥碳，這兩個專案的共同點在於：高校自主研發技術，和企業聯合實現批次生產。近年來，我省不斷深化產學研融合、打通校企通道，讓創新主體實現高效聯動。
“大學有三個使命，一個是人才培養，一個是科學研究，還有就是服務地方。”李飛說，“產學研合作模式，聯通了高校、科研院所和企業，這是一個相互支撐、各取所需的過程。”
張衛珂團隊在與陽泉市那家民營科技公司合作過程中，還共建了校企教育創新中心，使學校和企業良性互動、優勢互補，不但促進了學校的人才培養和學科建設，而且也推動了企業的技術創新。
新的一年，我省將繼續圍繞創新生態打造和戰略性新興產業發展，深入推進高校佈局、學科學院、專業設定“三個調整最佳化”。同時，充分發揮企業的創新主體作用，以14個戰略性新興產業叢集為重點，支援領軍企業組建有高校和科研院所參加的創新聯合體。透過校企融合，聯手攻關當前最急需、最前沿的技術難題，推動更多科技成果加速轉化，使創新主體高效聯動、創新要素加速集聚。
“要從科技當中去轉型，要從科技當中尋求出路，這是走了一條轉型的正道，而且是陽光大道，一定能取得成果。”太原理工大學黨委書記鄭強表示。
高校和科研院所是基礎研究的主力軍，也是原始創新的主戰場。省委十一屆十一次全會暨省委經濟工作會議提出，要全力支援高校和科研院所打造科研高峰、建立學科高地，鼓勵領軍企業和高校、科研院所共建創新聯合體。我們期待，未來在這一座座崛起的科研高峰和學科高地上，孕育出更多無中生有、有中出新的科技創新成果，助力山西在新興產業、未來產業上超前佈局、實現換道領跑。
本欄目內容源自山西衛視“轉型進行時”
本報記者李林霞