纳米材料被誉为新材料产业的“前沿尖兵”,却长期面临“实验室成果多、产业化落地少”“样品性能好、量产一致性差”的结构性矛盾。如何跨越从基础研究到工程化放大、从中试到产线的“最后一公里”?兰州兰石中科纳米科技有限公司与先进金属材料与关键矿产开发江西省实验室(赣南实验室)的跨区域协作,正以共建“先进纳米粉体限域可控制备系统”中试平台为支点,探出一条“高校—省级实验室—科创企业”协同创新的新路。今年5月,兰石中科董事、总经理康向京率核心团队赴赣南实验室,就《先进纳米粉体材料限域可控制备系统》项目深度对接,合作由战略共识走向实质落地。
跨越两千公里的“互补握手”
从兰州“金城”到赣州“红土地”,相距两千余公里,一端是甘肃省属国企兰石集团旗下混改企业兰石中科,一端是江西第二家省级实验室赣南实验室。前者掌握常温常压、大规模、无批次制备纳米材料的核心工艺,自研CMIR连续多相界面反应器,构建起“固废—材料—装备—应用”闭环生态,已布局5N高纯纳米氧化钇、纳米氧化锌、纳米氧化铜、纳米钨粉等高端粉体;后者2025年4月获批建设,依托江西理工大学,与赣州、鹰潭市政府及南昌大学共建,立足稀土、钨、铜等关键矿产,按“12345”战略设九大领域、十九个团队,五年规模将达600至1000人。
这场“握手”绝非偶然。“江西理工大学与兰石中科在纳米材料领域的技术突破和服务地方经济社会发展上,有着共同的责任和使命,合作空间广阔。”赣南实验室执行主任杨斌表示。作为实验室的“掌舵人”,杨斌看重的不只是技术互补,更是两端资源的咬合——赣南有院士领衔、多学科交叉的科研团队,擅长从原子、分子尺度揭示纳米材料形成机理;兰石中科长于工程化放大与产业落地,双方围绕“先进纳米粉体材料”和“材料数字孪生与体系建设”精准对接,形成“资源端—制备端—应用端”闭环。今年5月,杨斌一行专程到访兰石中科,就项目经济性、水处理管控与设备选型提出指导意见,双方共识进一步固化。
从国家层面看,纳米材料是国际科技竞争制高点,也是“十五五”规划重点布局的前沿新材料。工信部等部委明确提出加快纳米粉体产业化、提升产业链供应链自主可控能力,甘肃省新材料产业规划也强调把握纳米技术融合趋势、加快纳米化应用产业链布局。在这条赛道上,兰石中科与赣南实验室的协同,恰是“企业出题、高校解题、实验室验题、产业用题”新范式的生动注脚。
这条协同链的另一端,连着高校与院士力量。中国科学院院士、北京大学教授严纯华长期倡导稀土产业从“资源优势”转向“技术优势”,提出以“新型举国体制”组织攻关、以“揭榜挂帅”突破“卡脖子”难题。其院士工作站此前已与兰石中科、虔东稀土共同搭建纳米稀土材料中试线。“跨区域协同的价值,是把最前沿的科学原理、最扎实的制备工程和最真实的应用场景拧成一股绳。”严纯华说。正是这种“高校—省级实验室—科创企业”的接力,让纳米材料从论文走向产线有了制度化的通道。
把“死亡之谷”架成“中试之桥”
在纳米材料产业化链条中,中试放大是“死亡率”最高的环节。双方联合打造的限域可控制备系统,正是衔接实验室小试与工业化量产的关键载体。目前,百吨级科研中试平台已投产,单批次产能15千克,集成称重、配料、反应、陈化、压滤、干燥、焙烧、自动化输送、总线互联九大工艺单元,整体系统配置工业化缩小设备,最大程度复原工业生产条件。覆盖气、液、固相多品类纳米粉体全流程制备;采用西门子S7-1200 PLC控制、WinCC可视化监控、云端远程运维三层架构,预留AI智能优化接口,实时采集全维度数据,精准调控配比、温度、压力等参数,配套联锁、报警与溯源体系。
“纳米材料产业化,难的不是能不能做出来,而是能不能每一批都一样。”兰石中科总工程师侯晓刚坦言,“实验室做的是‘点’,工业化要的是‘面’,没有成熟的工程化装备和成套工艺,再优质的科研成果也无法落地产业化。”作为平台在江西一侧的“操盘手”,赣南实验室科创中心主任张雪辉认为,这套系统相当于为前沿探索配备了一条通往产业化的“高速路”,“它把机理研究、配方迭代和工艺放大放进同一个闭环,显著提升了我们在纳米粉体领域的自主制备与研发效率。”
在平台之外,双方正同步推进15公斤批次AI小试线及300平方米钢构试验平台建设,集成湿法限域可控工艺、CMIR反应器、PLC及Aspen Plus流程模拟,实现从配方到放大的无缝衔接;并围绕纳米稀土、纳米铜粉、纳米氧化物复合材料、难熔金属纳米材料及智能冶金与数字孪生五大方向攻关。研发范式也在同步重塑——兰石中科联合中国科学技术大学,依托“灵境造物”智能科学家云平台,打通数据训练、逆向设计、仿真筛选、自动验证到工艺落地的智能闭环,推动材料研发周期由数年压缩至数月,让配方优化从“凭经验”转向“数据驱动、智能决策”。兰石中科装备研发工程中心经理白刚刚统筹着这一跨省份项目的落地:“我们用‘全流程动态优化’替代线性施工,把图纸审核、备货发运、回款对接纳入统一管理框架,再沉淀为可复制的项目管控方法论。”正是这套从“攻坚突击”转向“系统构建”的打法,让地处千里之外的平台稳步推进——白刚刚先后赴中国科学技术大学、江西理工大学开展技术对接,打通技术研发、人才交流、成果转化一体化校企合作通道。
进展已在多个节点显现:核心设备10L连续式多相界面反应器、配料罐、回转窑等已运抵项目现场,转入安装与系统组装阶段;兰石中科纳米碳酸镧产品通过中国石油天然气集团工业化验证、进入其合格供应商名录,在重质油裂解催化剂中实现原料转化率提升4.42个百分点;企业与北方稀土签署战略合作协议共建中试线及联合实验室,与虔东稀土共建1000吨/年纳米碳酸镧生产线。
从“双向奔赴”到“链式跃升”
协同的生命力,在于应用端的接棒。“兰石中科深耕纳米材料制备与应用技术,与虔东集团在新材料、环保材料、高端制造等领域合作潜力巨大。”江西省工商联兼职副主席、虔东稀土集团董事长龚斌表示,希望双方以“技术研发+产业转化”双轮驱动,打通“稀土资源—纳米材料—终端应用”全链条,“把技术优势转化为市场竞争力”。
这正是合作向外延展的支点。双方将对接中国稀土、江西铜业等头部企业,协同推动稀土、铜等优势资源向高附加值跃升;近期将完成平台调试、推动首批纳米稀土与纳米铜粉通过客户验证,中期在赣州建成千吨级产线、带动集群,远期打造国际级创新高地、推动高端粉体国产替代。依托双方培养体系,人才“高校—企业”双向流动机制也在成形。
从红土地到金城,从实验室到中试线再到产业化产线,这座跨越千里的“纳米之桥”,连接的不仅是江西与甘肃,更是基础研究与应用工程、资源禀赋与装备能力、当下突破与未来产业。在新质生产力加速培育的当下,兰石中科与赣南实验室的实践,为破解纳米材料“最后一公里”难题提供了一个可复制、可推广的样本——也为更多合作方标定“中试—放大—产业化”的清晰节奏。这种跨越红土与金城的协同,既把赣鄱大地与陇原的产学研纽带扎得更紧,也以看得见的节点进展,向各方释放出“中试—放大—产业化”加速跑的明确信号。(乔娅妮)