“石油基炭材料高端化技术如何发展”在列

近日，中国科协发布了2023年十大产业技术问题，其中包括“如何发展石油基碳材料高端技术”。 石油基碳材料作为一类源自石油的高价值材料，在能源、环保、化工等领域具有广阔的应用前景。

“未来，随着技术的进步和应用领域的扩大，石油基碳材料将发挥更加重要的作用。” 中国石油大学（华东）化学化工学院教授刘东在接受科技日报记者采访时表示，石油基碳高端材料的实现需要大学、高校和企业不断探索创新，促进科技成果转化，从原料炼制、生产技术、产品质量等方面开辟高端石油基碳材料生产工艺。

应用前景广阔但规模化生产仍面临挑战

石油基碳材料是以石油或石油衍生物为原料制备的一类碳材料。 它们具有易石墨化、高结晶度、高热稳定性和优异的导电性等特点。 这些独特的物理和化学性质使其在许多领域显示出巨大的应用价值。

如何利用石油重组分的高碳氢比来制备石油基碳材料是目前该类材料研究的热点。 刘东告诉记者，石油原料中的碳氢化合物和非碳氢化合物可以通过热转化或催化转化等过程转化为含碳量高、具有特定功能或结构性质的固体材料。 他表示，石油基碳材料的特性使其广泛应用于航空航天、新能源、电动汽车、信息电子、轨道交通、机械装备、冶金化工等多个领域和行业。

“石油基碳材料具有高导热性、导电性和优异的机械性能，是优异的结构和功能一体化材料，这是其他材料无法比拟的。” 刘东介绍。

随着科学技术的发展和需求的增加，石油基碳材料在各个领域的应用前景将变得更加广阔。 在冶金和储能领域，石油基碳材料已广泛用于制备高性能锂离子电池的超高功率石墨电极和负极材料； 在核工业中，石油基碳材料可以制备用于核反应堆的各向同性石墨。

石油基碳材料还可用于制备沥青基碳纤维和复合材料。 沥青基碳纤维具有优异的轻质高模性能、导电导热性能、抗疲劳性能和耐腐蚀性能，已广泛应用于航空航天、汽车车身制造等领域； 石油基碳材料也常用作先进碳/碳复合材料的增强体，以提高复合材料的强度和硬度。

石油基碳材料正在成为全球研发的热点。 然而，如何提高其性能、降低制备成本并实现可持续生产是当前科研人员和相关企业面临的主要挑战。 刘东解释说，石油基碳材料的研发和生产需要大量的专用设备投资，而设备的不断更新会导致较高的折旧率和相应的维护成本。 此外，石油基碳材料的研发和商业化应用的不确定性较高，研发和商业化费用也较大。 而石油基碳材料在进入市场之前，需要经过理论层面的突破和应用层面的反复验证。 即使通过了理论实验或示范生产阶段，由于设备、技术等因素的限制，仍可能无法进入规模化生产阶段。

高端技术发展需要促进产学研深度融合。

近年来，我国已成为全球最大的石油基碳材料生产国之一，在常州、无锡、青岛、深圳等地形成了千余家相关企业和产业集群。 经过多年努力，我国在石油基碳材料研究和应用方面不断产生令人瞩目的创新成果。

例如，在高功率、超高功率石墨电极材料方面，我国相关企业已陆续建成投产年产10万吨以上的优质针状焦生产线。 针状焦主要性能指标热膨胀系数达到国外同类产品水平。 ，满足我国高功率和超高功率石墨电极的基本需求； 在高性能石油基碳纤维方面，近年来，我国已实现强度大于2.0GPa、模量大于600GPa、导热系数大于800W/米·度高性能碳纤维国产化在一定程度上解决了高性能碳纤维的自主保障问题，使中国成为继日本、美国之后第三个掌握高性能石油基碳纤维技术全流程核心技术的国家。

石油基碳材料高端技术的发展将有效解决当前的一些能源和环境问题。 刘东表示，首先会直接影响上游炼化行业。 “石油基碳材料的高端发展，不仅可以推动石油从燃料属性向材料属性转变，促进炼油产品结构优化，促进炼油转型升级，而且可以将碳原子固化在石油基碳材料中。”碳材料，实现源头减排。” 刘东说道。

此外，下游新兴碳材料产业也将受到影响。 随着高端石油基碳材料的精细化发展，其种类和数量将逐渐丰富，性能水平不断提高。 它们可以满足新能源、航空航天、冶金等领域的不同应用，从而带动整个产业链的发展。 “可以说，未来石油基碳材料将带动千亿级新兴产业链的形成。” 刘东说道。

实现石油基碳材料高端技术开发是一项长期而艰巨的任务。 刘东认为，应以绿色低碳发展为总原则，根据我国石油基碳材料上游产业基础和下游需求以及相关高校、机构和企业制定技术开发和产业发展规划要组织起来，协同攻关。

“科研人员和企业要不断探索创新，推动产学研深度融合，弥补石化企业产业链短板，同时与下游应用企业密切合作促进科技成果转化。” 刘东表示，在这一过程中，今后科研人员和企业应进一步研究和改进炭化工艺，以提高材料的导电性能和力学性能。

石油基碳材料产业的进步也离不开政策的支持。 刘东建议，完善知识产权保护体系，制定严格的产品标准和质量控制体系，进一步推动石油基碳材料高端技术发展和材料广泛应用。