中国科学报
2019-08-08 08:25:00
作者 | 沈春蕾 程春生 白旭光
于盛旺（右二）在实验室
山西煤层气资源丰富，碳年储量和产量均占全国90%以上。这么多的煤层气为什么不能用来有效降低生产成本？于是，于盛旺开始尝试用煤层气来合成金刚石，这也是金刚石制备领域的一次全新尝试。
一间锅炉房改造的实验室、8万元项目启动资金、历时6年艰苦攻关、首创煤层气人工合成金刚石……近日，山西新碳超硬材料科技有限公司宣布成立，这标志着太原理工大学“煤层气生产金刚石”项目正式进入运行阶段。
该项目负责人、太原理工大学教授于盛旺告诉《中国科学报》：“我们现在做一克拉金刚石最低端产品需要10立方米的煤层气，约30元左右；一克拉金刚石按最低价可卖近200元，等于涨了6倍。”更重要的是，“煤层气生产金刚石”项目为山西煤层气资源找到了一个“论克拉卖的价值链”。
金刚石是自然界最坚硬的物质，有着众多优异性能，被誉为“21世纪战略性材料”。由于国内人工合成技术落后，国外实施高端产品封锁，我国把自主研发合成金刚石作为打破国外垄断的战略攻关项目。2012年，于盛旺从北京科技大学获得博士学位。当时，好几家单位向他抛出了橄榄枝，其中一家企业甚至开出了400万元科研经费、30万元安家费、24万元年薪的条件，但他对此无动于衷，并最终选择了太原理工大学。
当年，太原理工大学只能给于盛旺提供8万元的启动经费，这些钱购置一些设备后所剩无几。入职后，于盛旺与10余位志同道合的老师一同创建了超硬材料实验室，将学校曾经的一间锅炉房改造成项目组的实验室。“也许在别人看来觉得比较艰苦，但我觉得锅炉房挺好，可以装一些大设备，做工艺性的实验。”于盛旺这样告诉记者。
2014年，于盛旺团队设计制造出一套能够长时间连续生产的第一代高功率微波等离子体化学气相沉积金刚石生产装置，使煤层气成为金刚石生产的电力燃料气和反应原料气，反应后的低碳尾气再次成为电力燃料助燃气，实现了煤层气的闭环应用。
2015年底，于盛旺团队在国内率先制备出电子级金刚石膜产品并实现其在特殊领域的自主应用，彻底打破了国际技术垄断和产品禁运，使太原理工大学成为国内唯一、国际第二家能够生产该类产品的单位。
2018年，山西省省长楼阳生在太原理工大学调研时，对金刚石项目大加赞赏，当即决定从省长特别经费中拿出600万元，支持团队进一步完善研发条件，并要求尽快实现技术本地转化，为山西煤炭能源工业可持续发展探索出一条升级转型的路子。
2018年，在各方推动下，太原理工大学与阳煤集团正式签署“煤层气生产金刚石”项目合作协议。此后，双方又为此做了大量工作、付出了不懈努力。本文开头提到的山西新碳超硬材料科技有限公司，就是由太原理工大学和阳煤集团基于双方的项目合作协议而联合成立的科技创新企业，旨在加速“煤层气生产金刚石”项目的产业化和推广应用，也标志着这一重大创新成果最终将在本土实现转化。
记者在采访中获知，太原理工大学已破格聘任于盛旺为教授。此举既是对于盛旺等研发型人才的充分肯定，也激发了科技人才和学科团队服务地方转型发展的内生动力。
据介绍，除了“煤层气生产金刚石”项目，太原理工大学的“双气头多联产系统”“采掘用装备数字化集成设计及虚拟监测技术与系统”“民用洁净焦炭生产关键技术及应用”“地沟油一步法连续生产煤浮选药剂”等项目也已得到广泛应用或正在加紧研发转化。