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实施“十二五”规划纲要 推动纳米科技跨越发展 |
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——记纳米耐火材料开拓者、太原高科耐火材料有限公司董事长高树森 |
■杨林静
《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》部署了四大研究计划，纳米研究位列其中。“十二五”规划纲要也要求把握科技发展趋势，超前部署基础研究和前沿技术研究，推动重大科学发现和新学科产生，抢占纳米科技等未来科技竞争制高点。纳米科技已成为许多国家提升核心竞争力的战略选择，也是中国有望实现跨越式发展的领域之一。未来15年，中国将在这一领域开展纳米材料的可控制备、自组装和功能化，纳电子学、纳米生物学和纳米医学，纳米尺度表征与度量学，以及纳米材料和纳米技术在能源、环境、信息、医药等领域的应用研究。
纳米材料发展新契机
纳米科技和纳米材料是上世纪80年代刚刚诞生并正在崛起的高新技术，涉及现代科技的广阔领域。纳米材料和纳米结构是当今新材料研究领域最富活力的研究对象，也是纳米科技中最接近应用的重要组成部分。它们的应用与发展，将为新产品设计、新产业形成、传统产业改造甚至国民经济支柱产业布局调整提供新的机遇。
近年来，具有特异功能的纳米材料越来越多，由纳米材料制备的功能性产品也不断地被开发出来，开始逐渐形成一个新的纳米功能性产品产业领域。在众多新型纳米材料中，无机非金属纳米材料的研究开发最为广泛和活跃，并已在多种产业和实际产品中得到应用，出现了高性能多功能纳米产品，如纳米耐火材料，带动传统行业开始新一轮的技术革命。
耐火材料是高温工业热工设备不可缺少的重要支撑材料，与钢铁、有色金属、建材、石化、能源、环保、电子、国防等基础工业的技术发展相互依存，互为促进。
纳米耐火材料是纳米技术和纳米材料在耐火材料领域的成功应用，它以纳米粒子为核心，由耐火材料颗粒相和基质粉料、结合剂及外加剂等组成的纳米结构基质相两大相构成。少量纳米结构基质的理化性能成为决定整个耐火材料性能的重要基础，不仅能够从根本上改变耐火材料的组织结构（包括宏观结构和微观的显微结构），而且能够改变耐火材料的功能特性，提高耐火材料的理化性能指标以及在使用中的高寿命性与抗损毁性。
高树森的耐火材料梦想
高树森，教授级高级工程师，耐火材料行业专家。太原高科耐火材料有限公司董事长，山西省耐火材料工程技术研究中心主任兼首席专家。他长期从事耐火材料研究开发自主创新及使用研究工作，主持多项重点热工工程项目，自主创新研发多种耐火材料高新技术产品和特种功能性耐火材料。
创新耐火材料、服务高温产业经济，是高树森多年的梦想。1992年，经山西省高新技术委员会认定、国家太原高新技术开发区管委会批准，高树森发起创立了太原高科耐火材料有限公司（以下简称“太原高科”），梦想落地生根。
20多年来，太原高科建立了以企业为主体的技术中心，先后研发出多种耐火材料高新技术产品，并及时将其转化为生产力，已经从成立之初简易的小型耐火材料厂，发展成为耐火材料领域声名赫赫、独具技术优势和发展前景的大型企业。
2005年，太原高科被太原市科技局批准为耐火材料行业技术研究中心；2007年，被山西省科技厅批准成为耐火材料行业工程技术研究中心；2009年，被山西省认定为企业技术中心。技术中心承担了耐火材料行业关键技术的研发和创新工作，并在自主创新方面取得了多项重大成果。此外，太原高科还通过了ISO9001—2000国际质量体系认证和ISO14001：2004环境管理体系认证，被认定为耐火材料行业的国家高新技术企业，“山西省科技先导型企业”、“太原市科技创新示范单位”、“十佳技术创新项目企业”……荣誉纷至沓来，而高树森本人，也先后获得全国冶金劳动模范，山西省、太原市劳动模范及先进科技工作者等光荣称号，所获奖励无数。
进入新世纪，接触到纳米材料与技术的优异性能后，高树森有了新的想法：能不能把纳米技术和纳米材料注入耐火材料，创新耐火材料技术，从而开拓耐火材料的新领域呢？在高树森的领导和主持下，太原高科对纳米技术和纳米耐火材料进行了深入研究探索和自主创新。
创新发展绿色纳米耐火材料
苦心人天不负。到目前为止，太原高科已经申报获得了纳米复合氧化物陶瓷结合铝——尖晶石耐火浇注料及其制备方法（CN 101397212A）、纳米Al2O3薄膜包裹的碳——铝尖晶石耐火浇注料及其制备方法（CN 101417884A）等7项纳米耐火材料发明专利，涉及酸性、碱性、中性、定型、不定型以及耐火氧化物材料、高温复合材料等多种耐火材料品种和类型。七项发明专利均已公布，并经有关部门严格筛选后评定，被列为年度国家重点发明专利项目，纳入国家发明专利实施转化项目中。而上文提及的两项专利还获得了第九届香港国际发明博览会金奖、第十二届中国北京国际科技产业博览会“中国自主创新杰出贡献奖”。
太原高科纳米耐火材料系列发明专利成果的取得，大大推动了我国纳米技术和纳米材料的进步与发展，为其在传统行业中的创新应用提供了有益借鉴；为耐火材料的发展开辟了一片新天地，为开发更长寿、更节能、无污染、功能化的新型绿色耐火材料提供了技术支撑力量；同时，新技术材料的研发和应用，推动了传统高温工业的技术升级，为高温工业新技术的实施与发展作出了突出贡献。
资料显示，我国耐火材料产量居世界第一，但在品种、质量、生产工艺和技术装备方面都与先进国家存在一定差距，能源消耗高，环境污染重。纳米耐火材料的出现，或可引发耐火材料行业新的技术革命。
科技成果研发的最终目的是应用，也只有在生产实际中才能体现最大价值。世界各国都对纳米产品的产业化给予了特别关注，并以此作为纳米科技发展水平的重要标志。搞过产品产业化的人都清楚，从科技成果到实实在在的生产力，这中间隔着千山万水。
为了解决纳米耐火材料产业化中出现的各种瓶颈问题，太原高科开展了长期深入的专项研究，对纳米耐火材料生产流程中的关键工艺环节进行了研究和创新，并取得了较好的效果。
在纳米氧化物陶瓷粉体的制备方面，采用机械化学湿法工艺，制备了高浓度纳米溶胶悬浮液作为纳米陶瓷结合剂，在溶胶向凝胶的转化过程中，实现了耐火浇注料的凝结与硬化。
另外，采用纳米Al2O3薄膜包裹的碳—铝尖晶石耐火浇注料在太钢（集团）公司第二炼钢厂195吨LF精炼炉浇注整体炉衬，使钢包平均使用寿命达120炉次，最高达180炉次，远远优于原来采用铝镁碳砖砌筑的钢包仅70~75炉次的平均使用寿命。同时，整体钢包可实施不停炉连续热修补作业和连续“套修补”作业，实现了“永久内衬”的目标，这不仅降低了材料消耗和生产成本，同时也实现了提高资源利用率、减少环境污染的节能减排目标。而采用这种纳米含碳浇注料制成的大型预制构件，更显示出很高的耐用性，为二次精炼整体钢包应用与发展提供了方向，也为二次精炼钢包整体化奠定了良好的基础。
实践证明，“纳米耐火材料技术不仅能满足钢铁冶炼工艺的要求，而且具有低成本、低能耗、环保好、效益高的特点”，不仅为高温工业的技术转型、可持续发展提供了方向，更掀起了耐火材料的颠覆性革命，对推动耐火材料产业升级具有不可估量的战略意义。
“纳米中国耐材”战略计划
2010年1月9日，中国耐火材料行业协会组织召开了纳米耐火材料产业化示范基地专家论证会，对太原高科耐火材料有限公司和山西省耐火材料工程技术研究中心采用纳米技术研究开发纳米耐火材料的工作情况和研发成果进行了考察论证。
与会专家一致认为，太原高科和山西省耐火材料工程技术研究中心在研究开发纳米材料并运用于不定形耐火材料的生产过程中，取得了显著成果。基于此，中国耐火材料行业协会授予其“行业纳米耐火材料产业化示范基地”称号。
2010年5月，第十三届中国北京国际科技产业博览会上，高树森荣获“中国自主创新杰出贡献奖”，并受邀在“中国高新企业发展国际论坛”上作《关于发展纳米科技和纳米耐火材料自主创新及其产业化》重要报告。
高树森和太原高科的绿色纳米耐火材料发展之路正徐徐展开，大路两旁，鲜花与荣誉相伴。但年过花甲的高树森并不满足目前的成绩，他心中有更大的目标，那就是实行“纳米中国耐材”战略计划，并以此催生新型经济社会发展模式。他认为，实行“纳米中国耐材”战略技术，应从技术创新、产业创新、产业集群耦合三个维度着手，探索原创技术产业催生机制、技术创新扩散机制和高新技术与传统产业的融合机制，实现知识产业集群、原创产业集群和以新技术武装的传统产业集群之间耦合与升级，将国家纳米技术建设成为国家原创产业的试验基地，打造成高端制造业改造升级、技术创新、产业创新的典范。
我国的纳米耐火材料技术研究已经处于世界前沿水平，且成果显著，得到各方肯定。为了能够在更高平台推动纳米耐火材料技术创新和产业化发展，高树森建议将纳米耐火材料提升为国家战略性新兴产业，运用多项高新技术，谋求耐火材料与尖端纳米技术的整合，加速纳米耐火材料的理论与实际应用研究，努力开发尖端纳米耐火材料，并积极推进创新成果的产业化，在高新技术产业化大潮中占据有利先机，进而引领这场新的工业革命。
高树森，太原高科耐火材料有限公司董事长，山西省耐火材料工程技术研究中心主任兼首席专家，教授级高级工程师，耐火材料行业专家。中国节能协会玻璃窑炉专业委员会副主任委员，工业和信息化部科技人才专家库专家。长期从事耐火材料研究开发自主创新及使用研究工作，主持多项重点热工工程项目，研究开发自主创新多种耐火材料高新技术产品和特种功能性耐火材料，曾获全国科学大会奖，部级、省市级科学技术成果奖和新技术推广奖。先后被授予全国冶金劳动模范，山西省、太原市劳动模范及先进科技工作者光荣称号。2009年获第九届“中国时代新闻人物十大杰出成就奖”、“时代楷模·共和国经济建设十大功勋企业家”称号，2010年获“时代功勋——第七届感动中国十大突出贡献奖”、“2010年度中国企业新闻人物”、“2010年度科技成果管理与研究科技影响力人物”称号，2011年获“世界华人杰出创新人物”、“共和国十佳杰出人物”、“中国企业转型优秀企业家”称号、“2011创新中国最具投资价值品牌”、“2011创新中国杰出贡献奖”、纳米论文被评为“国际金奖”。
《中国科学报》 (2012-01-01 B24 专题)
