摘要 在唐一林看来,企业与科学家在实验室做研究不一样,科学家追求的是理论上的严谨,一是一,二是二;企业则要以实用为主,不管是单层还是10层抑或30多层的“生物质石墨烯复合碳材...
在唐一林看来,企业与科学家在实验室做研究不一样,科学家追求的是理论上的严谨,一是一,二是二;企业则要以实用为主,不管是单层还是10层抑或30多层的“生物质石墨烯复合碳材料”,如果能提高人的生活质量,或者改善现有产品的功能就是进步。今年“两会”期间,李克强总理参加山东代表团审议,作为人大代表的圣泉集团董事长唐一林汇报发言,介绍自己公司已生产出石墨烯,同时还生产有石墨烯的民用消费品,如服装、加热器等。
当听到圣泉所产的石墨烯原料来源是玉米芯之后,李克强总理很感兴趣地说:“如果你们能够在玉米加工方面有新的突破,国家将全力支持!”总理进一步指出,这不仅将减轻财政压力,还将增加农民收入,可谓一举多得。
李克强总理离开时,唐一林特意走向前将添加石墨烯原料的服装拿给总理看,总理打趣说:“这很贵重啊!”
“独角兽”遭遇“天花板”
听唐一林讲圣泉开发石墨烯相关产品就颇有些机缘巧合的味道。2008年,圣泉呋喃树脂已经做到世界第一,酚醛树脂也是亚洲第一,再继续做树脂发展空间已经不大。而玉米芯深加工中,还有一种半成品叫纤维素。他见到中科院、清华大学的教授们说的一个话题便是帮圣泉找到提升纤维素用途的项目,时间一天天过去,唐一林听了不少项目建议但一直不满意,在他心中有个梗,“有没有最高级的?”
2013年,中科院一位教授偶然说起有个印度学生写过一篇论文,任何树叶收集起来烧成灰,都能制成石墨烯。教授说你纤维素比树叶更纯提取石墨烯肯定更多吧?!
此前唐一林接触过一家西班牙企业,恰巧就是世界上第一家工厂化生产石墨烯的企业,曾商谈在圣泉的树脂中添加石墨烯的可能性,顺带了解到石墨烯是怎么回事。让唐一林印象颇深的是,外商告诉他,石墨烯2000元1克,即便大批量生产也要200元1克。现在听教授说玉米芯就能提取石墨烯,遂下决心上这个项目。
自从圣泉用8年抗战时间开发出陶瓷过滤片后,唐一林意识到走自我开发的道路漫长且充满不确定性,上新项目时能自己开发就自己干,否则能买就买。
上世纪九十年代,唐一林到英国企业参观,看到企业生产一种过滤钢水用材料,一问才知道叫陶瓷过滤片,唐一林厚着脸皮要了一块半成品。刚开始唐一林也没太在意,后来那家英国企业上市,他一看招股书吓了一跳,陶瓷过滤片1立方厘米竟卖合人民币0.7-0.8元,而且全球卖到2亿欧元净利润就有1亿欧元。于是下决心遍请国内高手开展“反向研究”,大陆解决不了还到台湾、韩国找人,历时8年,直到2004年才试制成功。其间各种裹足不前、找不到头绪不足为外人道。但成功后效益也是惊人,时至今日,陶瓷过滤片每年给圣泉贡献了近一半的利润。
实际上,圣泉从一开始就和“技术转让”结下了不解之缘。圣泉集团前身是刁镇糠醛厂,再往前是济南化工厂的一个车间,前苏联第一批援华项目之一,“文革”后期迁到章丘刁镇,主导产品糠醛是呋喃树脂的原料。唐一林说:“当初援华这个项目就是为了做呋喃树脂,项目还没来得及上中苏关系破裂专家就撤走了。”
1985年正当唐一林琢磨着上呋喃树脂时,碰巧遇上北京环保系统两个工程师到处找企业转让这个技术。“那时工程师转让也没有挣钱的意识,5万块钱转让费就为开一个成果鉴定会。还帮着你培训了一个月的工人。”回忆起当时情景,唐一林唏嘘不已。也正是这次技术转让开启了圣泉成为这个细分行业独角兽的大门。
呋喃树脂真正广泛应用在铸造翻砂工艺上,也就是“改革开放”以后,伴随着国内市场的急剧扩大,圣泉的产量也以每年翻番的速度上升。唐一林说:“那时候,车间刚盖好,产能又供应不上了,接着就要再盖车间、上设备。一连四五年都是这样过来的。”
而成就圣泉行业老大位置的则源于两个方面。一是圣泉掌握了从糠醛生产糠醇的一个核心技术,成本大幅度降低。当其他企业因为打价格战发生亏损时圣泉还能盈利;另一个是附加计量工具的开发。唐一林介绍:“当时我去日本访问,看到日本正在推广一种固化剂加入仪器,因为树脂要加入固化剂才能固化使用,固化剂因为季节变化、气温变化加入量不同,用起来非常麻烦,日本发明的这种仪器一种是冬季用的,一种是夏季用的,通过比例关系调整,叫‘A+B自动加入仪’。回来以后我们马上研发,成功后,迅速在全国客户当中推广,如果使用圣泉的树脂,就无偿提供仪器和服务,但是五年之内,同样价格必须优先购买圣泉产品,五年时间足够把全国的市场全部搞定。”
实用为王
唐一林开始在中科院教授的指导下用纤维素提取石墨烯。但试验半年后含量始终上不去。
唐一林说,当初幸亏有一台为卫星保温材料做试验的“炉子”,温度能提升到要求的度数,否则前期成本还不知道有多高。
原来,“神舟飞船”可返回式卫星收回舱中间需要填充耐高温、高寒、稳定不燃烧的保温材料,此前这种材料从国外进口,为保证国产化率,军工部门找到圣泉试制。
唐一林说:“我们专门进了一套设备,就包括做试验的‘炉子’,但设备进来后飞天工程暂停了2年,我们这套设备正好派上用场。”
试来试去,提取的石墨烯含量始终不到1%。这时,唐一林网上搜寻,看到黑龙江大学一个课题组声称秸秆提取石墨烯能做到98%,虽然不一定真这么高,但应该是能提取更多的石墨烯。
唐一林立即和课题组联系,先后提供了10批次的纤维素,随后的试验报告非常令人满意,都在98%以上。唐一林马上拍板,把这技术转让给圣泉吧!对方自然同意。很快,2014年6月11日双方签署协议,完成了技术转让的相关手续。
对方说,你们至少还要再做2年试验。唐一林说,不可能,我们要的就是快速推向市场。
试验压缩到2个月完成,随后便是建生产线。
见唐一林之前,记者首先参观了圣泉集团石墨烯研究所,研发工程师介绍说:“其实我们上学时拿铅笔在纸上划一道,那就是石墨烯。”
在专家看来,偶然制备一点石墨烯并不难,难的在于工业化制备出稳定的单层结构的石墨烯。而所谓标准的石墨烯,指的就是单层原子排列状态下的稳定结构。原来,石墨烯像吸铁石的磁粉一样具有“团吸”效应,自然状态下很难保持单层结构。有专家就比喻单层的石墨烯是天上的天蓬元帅,“团吸”后多层的石墨烯则是落入人间的猪八戒,打回原形又回到石墨。这也是为什么与黑龙江大学合作称之为“生物基纳米炭材料协同创新应用研发中心”,而没有直接用石墨烯这个词汇。
工程师介绍,从黑龙江大学买回来的专利技术只是完成了“小试”,圣泉工程师自己接着做了“中试”和实现批量化生产。目前是15吨玉米芯生产1吨石墨烯,产品有两种,一种粉末状石墨烯,是在石墨烯中加入分散剂,呈均匀分散状态,有2层的,但更多是3-10层;另一种是液体状态。
实际上,目前世界各地尚没有一家企业实现纯石墨烯工业化大批量生产。
当年8月,圣泉集团宣布“和黑龙江大学长江学者团队联合研发的‘基团配位组装法’工艺制备生物质石墨烯宣告成功”。检测结果显示“证实其层数为10层以下”,结论是“性能堪与以石墨为原料生产的同类产品媲美”。
2015年,圣泉已建成一条年产百吨的石墨烯生产线,同时开发出包括服装、电热板等多种加入石墨烯成分的民用消费产品。
面对采访,唐一林实话实说。生产线虽号称百吨,但实际产量可能只有一半,原因就是生产线非常长,投料口投下原料,产出产品要5天以后。换言之,生产工艺尚待改进的地方还很多。
唐一林更看重的是加入石墨烯元素开发的民用产品,像服装、家居的床垫、枕头以及电加热板等。
圣泉出的电加热板,300瓦功率可以达到普通电加热器800瓦的效果。同时,由于可以做得很薄,完全可以做成一幅画挂在墙上。
唐一林介绍,实际上加到服装里的石墨烯更准确的讲应该叫“生物质石墨烯复合碳材料”。神奇之处在于,也只有从秸秆、玉米芯中提取的这种“生物质石墨烯复合碳材料”才具有远红外等保健功能。
他说,当初为了得到高纯度的石墨烯,费了很多劲,花了很大成本,但做成衣服发现一个问题:远红外功能反而变得很弱。后来很长时间才搞明白,纯的石墨烯几乎没有远红外功能。
原来,圣泉从秸秆和玉米芯中提取的这种“生物质石墨烯复合碳材料”中包含一种微量金属化合物和非金属化合物,从提取石墨烯角度看是杂质,但加到棉纱中做成衣服后波长经测量正好在4-16um之间,而这一波段被称为“生命之波”。
唐一林说:“达到88%以上发射率才能称为具有远红外功能,我们加入‘生物质石墨烯复合碳材料’后的衣服发射率是91%-92%。我们集团高层都试穿这种衣服,我的感觉就是很舒服,从理论上讲,这个波段的远红外对人就是有很多好处。”
在唐一林看来,企业与科学家在实验室做研究不一样,科学家追求的是理论上的严谨,一是一,二是二;企业则要以实用为主,不管是单层还是10层抑或30多层的“生物质石墨烯复合碳材料”,如果能提高人的生活质量,或者改善现有产品的功能就是进步。
像圣泉生产的石墨烯棉袜,就具有了除臭功能。但遗憾的是,由于制造成本太高,一双石墨烯棉袜在天猫上目前的售价近三百元。
唐一林说,大批量生产一定会将价格降下来。国家开发银行已提供了1亿元的无息贷款,用于建设年产千吨的石墨烯生产线。他透露,9月份或者再过几个月,圣泉会生产出一种“纤维像钢丝一样的石墨烯服装”,而且不用洗。从理论上讲,买一件可以一直穿下去。