追“光”逐“電” 新材料賽道上的“西安力量”

作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，新材料新能源產(chǎn)業(yè)是西安六大支柱產(chǎn)業(yè)之一，也是加快發(fā)展新質生產(chǎn)力，推進高新技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。

目前，西安正在大力培育和壯大本土新材料產(chǎn)業(yè)，在新能源、生物醫(yī)藥等領域涌現(xiàn)出了一大批填補國內空白的創(chuàng)新成果，為推進先進制造業(yè)實現(xiàn)高質量發(fā)展奠定了基礎。近日，記者走訪了新材料領域的創(chuàng)新型企業(yè)和科研機構，以探尋新材料賽道上的“西安力量”。

全球領先

新一代人工晶狀體實現(xiàn)國產(chǎn)化

近年來，在西安這片創(chuàng)新發(fā)展的沃土上，生物醫(yī)療科技企業(yè)在高端醫(yī)療器械的研發(fā)上取得了令人振奮的成果。

日前，記者走進位于秦嶺腳下的西安高新區(qū)草堂科技產(chǎn)業(yè)園。這里聚集了新藥研發(fā)、高端醫(yī)療器械等領域的多個生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)項目。一批生物醫(yī)藥企業(yè)正在這里闊步前行，煥發(fā)勃勃生機。

“2015年成立以來，公司以人工晶狀體的源頭——材料研發(fā)為關鍵核心技術突破口，解決了我國高端人工晶狀體等眼科產(chǎn)品一系列‘卡脖子’難題?！蔽靼惭鄣脴丰t(yī)療科技有限公司董事長、CEO郭光旭告訴記者，該公司是一家專注于醫(yī)用高分子材料和眼科醫(yī)療產(chǎn)品研發(fā)的創(chuàng)新型企業(yè)，是陜西醫(yī)藥和醫(yī)療裝備產(chǎn)業(yè)鏈重點企業(yè)，在國內人工晶狀體研發(fā)領域處于領先地位。

記者了解到，人工晶狀體植入術現(xiàn)已成為臨床治療白內障唯一有效的方式，但國內許多生物醫(yī)用材料長期被國外產(chǎn)品壟斷，能夠從源頭創(chuàng)新獨立合成原材料的國內企業(yè)屈指可數(shù)。

目前，人工晶狀體材料已經(jīng)歷四次產(chǎn)品迭代，當前臨床上使用最廣泛的是第四代材料疏水性丙烯酸酯。

2015年，郭光旭創(chuàng)立西安眼得樂醫(yī)療科技有限公司。2022年，由西安眼得樂牽頭完成的國家重點研發(fā)計劃重點專項——“應用高新生物醫(yī)用材料研發(fā)新一代眼人工晶狀體產(chǎn)品項目”通過科技部中國生物技術發(fā)展中心組織的綜合績效評價。這標志著全球最新一代人工晶狀體在西安研制成功，不僅打破了高端人工晶狀體技術被歐美壟斷的局面，也實現(xiàn)了我國高端人工晶狀體產(chǎn)品的創(chuàng)新超越。

郭光旭告訴記者，最新一代人工晶狀體材料是眼得樂擁有自主知識產(chǎn)權的“交聯(lián)聚烯烴”。目前，眼得樂不僅掌握了全新一代生物材料交聯(lián)聚烯烴的獨家專利，還具備了當今主流疏水性丙烯酸酯材料的自主合成能力。目前交聯(lián)聚烯烴人工晶狀體國內臨床試驗已完成，歐盟臨床試驗正在進行中，美國臨床也在逐步推進中，預計未來不久即可在國內上市。此外，作為全新一代的生物醫(yī)用材料，交聯(lián)聚烯烴不僅可應用于眼科產(chǎn)品，還可作為心臟內科醫(yī)療器械、骨科植入物和醫(yī)美填充物等產(chǎn)品的上游原材料，因此也是我國植入性醫(yī)療器械產(chǎn)品原材料的“補短板”產(chǎn)品。

打破瓶頸

開辟新型儲能發(fā)展新賽道

“這是新一代硅碳負極電池，相較傳統(tǒng)的石墨負極電池，新一代硅基電池能量密度和快充性能有了大幅提升?！痹谖靼步煌ù髮W材料科學與工程學院，宋江選教授的辦公室里，記者看到了多種大小形態(tài)各異的電池。宋教授拿起一個裝著黑色粉末的透明瓶子，對記者說：“這就是高比容硅負極電極材料，是我們團隊在高比能鋰離子電池領域取得的最新研究成果?！?br />
近年來，隨著我國新能源發(fā)電持續(xù)快速增長，新型儲能技術進入大規(guī)模發(fā)展的新階段?！笆奈濉币?guī)劃和2035年遠景目標綱要明確提出要加快抽水蓄能電站建設，并推動新型儲能技術的規(guī)?；瘧谩?br />
宋江選教授團隊從電池材料設計入手，在高比特性鋰離子電池電解液、粘合劑，水系有機液流電池電解液，硅基全固態(tài)電池電解質等關鍵材料方面取得了一系列顯著成果，為提升西安儲能產(chǎn)業(yè)的研發(fā)能力以及推動新型儲能技術的規(guī)?；瘧玫於藞詫嵒A。

記者了解到，新能源發(fā)電方式存在間歇性、波動性和不可控的特點，亟需低成本、大規(guī)模的儲能技術予以穩(wěn)定調節(jié)。而宋江選教授團隊的研究即是為了解決這一難題?！靶屡d中性水系有機液流電池兼具安全、環(huán)保、成本低、調控性強等特點，有望解決制約新能源并網(wǎng)消納的瓶頸問題”，宋江選教授告訴記者。

據(jù)了解，水系有機液流電池的正負極活性電解質材料在充放電過程中會發(fā)生不同程度、多種類型的副反應，從而導致電池容量衰減速率加快、壽命縮短，這也成為新型儲能規(guī)?；l(fā)展面臨的一大挑戰(zhàn)。

“為了應對這一挑戰(zhàn)，我們團隊提出了獨特的分子工程設計思路，率先研發(fā)出共軛型的環(huán)狀氮氧自由基類正極電解質和位阻型的紫精類負極電解質，其荷電狀態(tài)結構均高度穩(wěn)定，顯著提升了電池壽命?！彼谓x團隊骨干成員范豪副教授向記者介紹道。

測試結果顯示，該體系電池的容量衰減率小于0.05%/天，相較于參照體系減少了90%以上，基本滿足了長時儲能市場對容量衰減率的要求。

目前，宋江選教授團隊依托在電解液、隔膜、電極及電堆開發(fā)方面的關鍵技術和產(chǎn)品，已經(jīng)初步完成中性水系有機液流電池電解液小試生產(chǎn)，并計劃建立中試產(chǎn)線。此外，團隊與行業(yè)龍頭企業(yè)構建了全球首臺20 kW級“光-儲-充”一體化離網(wǎng)儲能應用示范系統(tǒng)，該系統(tǒng)集成了光伏發(fā)電、水系有機液流電池儲電和電動車充電功能。

“新材料的研發(fā)和生產(chǎn)作用巨大，不僅能催生新的應用場景、促進新產(chǎn)品的應用和升級，還有利于傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術提升和產(chǎn)品更新?lián)Q代。”宋江選教授說。

成果轉化

西安新材料產(chǎn)業(yè)大有可為

從眼視光領域的人工晶狀體到新型儲能領域的水系液流電池，新材料賽道上的“西安力量”令人矚目。這也是近年來西安加速實現(xiàn)科技成果轉化的生動寫照。

“過去我們研發(fā)出新技術后，大多直接出售，而現(xiàn)在的目標是產(chǎn)業(yè)化。”宋江選教授告訴記者。目前，他的團隊在新能源材料研發(fā)領域的多個項目已進入西安交通大學“6352”工程種子項目征集名單，并依托秦創(chuàng)原創(chuàng)新驅動平臺，正在加速實現(xiàn)科技成果轉化。

其中，中性水系有機液流電池儲能技術項目已初步完成電解液小試生產(chǎn)，并走向中試放大。據(jù)了解，該項目市場潛力巨大，市場容量在千億元以上。范豪副教授表示：“我們將不斷優(yōu)化電解液的性能，并實現(xiàn)其低成本大規(guī)模連續(xù)化生產(chǎn)?！?br />
西安眼得樂也在創(chuàng)新之路上不斷發(fā)力。目前，該公司已組建了具有國際競爭力的交叉融合創(chuàng)新團隊。團隊由國內外權威專家領銜，還匯聚了材料、光學、機械、生物工程、臨床醫(yī)學等多領域科學家和工程師。其出色的創(chuàng)新能力，不僅促進了科研成果的轉化，還帶動了西安化工、醫(yī)藥、包裝、物流等產(chǎn)業(yè)鏈相關企業(yè)的發(fā)展。

“除了研發(fā)新一代人工晶狀體，目前我們還在視光產(chǎn)品角膜塑形鏡、青光眼引流管等領域加大研發(fā)力度，推動越來越多的高新技術轉化為產(chǎn)品，并在西安實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)?！蔽靼惭鄣脴废嚓P負責人告訴記者，新一代人工晶狀體全面上市后，可實現(xiàn)年產(chǎn)值6億元，成為西安生物醫(yī)藥行業(yè)新的增長點。

西安報業(yè)全媒體記者李猛 受訪單位供圖

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