2018年6月23-25日，“黏土礦物精細加工技術(shù)”高級研修班在江蘇盱眙成功舉辦。中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所甘肅省黏土礦物應用研究重點(diǎn)實(shí)驗室主任王愛(ài)勤研究員與學(xué)員們分享了“黏土礦物的提純技術(shù)和高值利用路徑”，深受大家好評。

王愛(ài)勤研究員2017年入選“高被引科學(xué)家（2017 Highly Cited Researchers）”榜單，是獲得“中國凹土都梁香蘭獎”的第一人，長(cháng)期致力于環(huán)境材料、礦物材料及納米功能復合材料方面的研究，為此，粉體技術(shù)網(wǎng)對王愛(ài)勤研究員進(jìn)行了獨家專(zhuān)訪(fǎng)。

王愛(ài)勤：習近平總書(shū)記說(shuō)，“廣大科技工作者要把論文寫(xiě)在祖國的大地上，把科技成果應用在實(shí)現現代化的偉大事業(yè)中”，目前成為越來(lái)越多的科研力量追求和踐行的目標。在促進(jìn)基礎研究與產(chǎn)業(yè)有效結合方面，我們團隊仍然在路上繼續探索和實(shí)踐中，但堅持需求牽引和著(zhù)力解決制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸是促進(jìn)基礎研究與產(chǎn)業(yè)化有效對接的前提。

本世紀初，國家實(shí)施西部大開(kāi)發(fā)戰略。治理西部生態(tài)環(huán)境和發(fā)展干旱農業(yè)迫切需求高性能保水劑，而市售保水劑不耐鹽堿和重復使用性能不佳。為此，根據西部土壤和氣候特點(diǎn)，利用甘肅豐富凹凸棒石資源，創(chuàng )新性的開(kāi)發(fā)了凹凸棒石有機無(wú)機復合保水劑，系統開(kāi)展了不同礦點(diǎn)和各種處理方法凹凸棒石對吸水性能的研究，最終在勝利油田實(shí)現了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，同時(shí)在甘肅“讀者林”基地、酒泉衛星發(fā)射基地、高速公路邊坡、蘭州市北山和旱作農業(yè)進(jìn)行了近百萬(wàn)畝的應用試驗，形成了“產(chǎn)品研發(fā)—產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)—應用示范”的互動(dòng)發(fā)展模式，達到了資源高值和生態(tài)恢復的雙重目的。在該過(guò)程中，我們既開(kāi)展了應用基礎研究，發(fā)表了近百篇SCI論文，解決了保水劑制備和應用過(guò)程中的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，又申請了數十件國家發(fā)明專(zhuān)利，與企業(yè)合作解決了產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中的關(guān)鍵工藝問(wèn)題，生產(chǎn)的保水劑成本降低了30%，而應用性能顯著(zhù)提升，滿(mǎn)足了實(shí)際應用需求。

凹凸棒石棒晶長(cháng)約1-5 μm，直徑約20-70 nm，是一種天然的一維納米材料。但較強的氫鍵和靜電作用力，使天然凹凸棒石棒晶大多以鳥(niǎo)巢狀或柴垛狀聚集，成為制約凹凸棒石產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸因素。多年來(lái)，研究者采用高速攪拌、超聲、對輥、碾磨和冷凍等傳統處理方式對凹凸棒石棒晶束進(jìn)行了解離研究，但傳統方法只能部分解離棒晶束，同時(shí)會(huì )損傷凹凸棒石晶體固有的長(cháng)徑比，影響凹凸棒石納米性能的應用。為此，我們利用高壓均質(zhì)技術(shù)的空穴效應、碰撞效應和剪切效應，在保持棒晶固有長(cháng)徑比前提下，實(shí)現了凹凸棒石棒晶束的高效解離，達到納米級分散；采用高壓均質(zhì)和溶劑處理結合工藝，解決了高效分散凹凸棒石棒晶在干燥過(guò)程中的二次團聚問(wèn)題，揭示了不同極性溶劑與凹凸棒石表面的耦合機制及其防止棒晶二次團聚的作用機理，解決了凹凸棒石納米化的關(guān)鍵科學(xué)和技術(shù)問(wèn)題，與企業(yè)合作實(shí)現了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，實(shí)現了從礦物材料到納米材料的應用。

多年來(lái)，我們團隊的研究始終以應用需求為導向。為了密切產(chǎn)學(xué)研合作，在資源所在地江蘇盱眙建立了研發(fā)中心，企業(yè)的現實(shí)需求就是我們的研發(fā)方向。通過(guò)與企業(yè)合作，開(kāi)發(fā)的凹凸棒石無(wú)機凝膠、霉菌毒素吸附劑和棕櫚油脫色劑等產(chǎn)品已實(shí)現產(chǎn)業(yè)化應用。目前，我們正在開(kāi)發(fā)凹凸棒石有機/無(wú)機雜化抗菌劑，希望通過(guò)礦物功能材料的研發(fā)替代抗生素，為我國實(shí)現無(wú)抗養殖做出努力。

王愛(ài)勤：凹凸棒石在我國資源儲量位居全球第一，主要分布在江蘇、安徽、甘肅和河南等省。其中，江蘇盱眙凹凸棒石產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)30余年的發(fā)展，在國內已經(jīng)形成產(chǎn)業(yè)集群，目前盱眙有凹凸棒石加工企業(yè)50余家。從研發(fā)的角度，已從8年前的“跟跑”實(shí)現了納米礦物材料的“并行”，從資源高值利用的角度，已實(shí)現從礦物材料到納米材料的華麗轉身。主要做法是“政府大力支持，聚焦特色產(chǎn)業(yè)；構建創(chuàng )新平臺，按需引進(jìn)團隊；突破產(chǎn)業(yè)瓶頸，助推轉型升級”。該做法近期被中科院總結為十大院地合作模式之一。

2010年，盱眙凹凸棒石產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值不到4億元，地方政府認識到一個(gè)產(chǎn)業(yè)能否快速健康發(fā)展，關(guān)鍵取決于技術(shù)創(chuàng )新。為此，盱眙縣人民政府高度重視技術(shù)創(chuàng )新，邀請我掛職科技副縣長(cháng)，籌建了“中國科學(xué)院盱眙凹土應用技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化中心”。盱眙縣政府每年拿出200萬(wàn)元設立開(kāi)放課題，由中心根據企業(yè)需求來(lái)確定研究課題。作為中心主任，我們堅持“聚集人才、突破技術(shù)、驅動(dòng)產(chǎn)業(yè)”為宗旨，先后引進(jìn)中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所等6個(gè)團隊入駐中心，通過(guò)“整體布局、資源共享、優(yōu)勢互補、錯位發(fā)展”的協(xié)同創(chuàng )新機制，初步打造了江蘇凹凸棒石產(chǎn)業(yè)高值利用產(chǎn)學(xué)研共同體，2017年產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值達到20億元。目前，已建成應用研究、高值化利用研究和凹凸棒石及其產(chǎn)品標準化和分析測試技術(shù)研究三個(gè)平臺，初步形成了具有自主知識產(chǎn)權的技術(shù)成果創(chuàng )新與轉移轉化的鏈條，這是政產(chǎn)學(xué)研用共同努力的結果。

特別想說(shuō)的是，產(chǎn)業(yè)的發(fā)展真的離不開(kāi)政府的支持和引導。“十二五”期間，江蘇省委省政府將凹凸棒石資源發(fā)展規劃列入全省重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規劃，給予重點(diǎn)扶持，正式提升為江蘇戰略。6年來(lái)，按照江蘇省委省政府“一區一戰略產(chǎn)業(yè)、一縣一主導產(chǎn)業(yè)”的創(chuàng )新發(fā)展要求，通過(guò)深化產(chǎn)學(xué)研合作，在盱眙先后批準建立了“江蘇省凹凸棒石材料產(chǎn)品檢測技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗室”、“江蘇省凹凸棒石產(chǎn)學(xué)研產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng )新基地”和“國家火炬計劃特色產(chǎn)業(yè)基地”，同時(shí)中科院還支持了“江蘇凹凸棒石產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng )新體系與示范服務(wù)平臺建設”，正是這些平臺的支撐，使其在凹凸棒石前處理—深加工—納米化—功能材料產(chǎn)業(yè)鏈形成方面邁出了堅實(shí)地一步。未來(lái)我們需要不斷匯聚創(chuàng )新要素并整合創(chuàng )新資源，著(zhù)力推進(jìn)關(guān)鍵共性技術(shù)突破和科技成果轉化，強化技術(shù)創(chuàng )新和引領(lǐng)示范服務(wù)，建立健全長(cháng)效研發(fā)、管理和協(xié)同創(chuàng )新機制，進(jìn)一步提升創(chuàng )新能力和服務(wù)水平。

王愛(ài)勤：破解黏土行業(yè)“高值低用”問(wèn)題是個(gè)系統工程，需要企業(yè)、研發(fā)人員和國家政策導向共同發(fā)力。從企業(yè)的角度來(lái)說(shuō)，企業(yè)要有追求技術(shù)創(chuàng )新的意識，并具備承接科研成果的能力，要有工藝、設備、檢測等方面的技術(shù)人員，同時(shí)對科研成果的轉化要有耐心。目前因為小試成果普遍缺失中間放大環(huán)節，在產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中肯定會(huì )暴露許多問(wèn)題，需要產(chǎn)學(xué)研協(xié)同解決問(wèn)題。產(chǎn)品的附加值越高，對設備和工藝的要求也越高。

從研發(fā)的角度來(lái)講，研究人員更要關(guān)注制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。目前創(chuàng )新資源、創(chuàng )新力量較分散，重復研究現象也比較突出，技術(shù)創(chuàng )新以實(shí)驗室、小試為主，側重于解決材料的有無(wú)問(wèn)題，工業(yè)化技術(shù)研究平臺和團隊欠缺。黏土礦物是大自然賜予我們的獨特資源，每一種礦都有獨特的性能，目前研究重點(diǎn)多是在替代研究上，如凹凸棒石如何替代膨潤土，高嶺土如何替代膨潤土等等，未來(lái)我們應該去深度挖掘每一種礦的獨特性能和關(guān)鍵應用技術(shù)。研究人員不僅要開(kāi)發(fā)產(chǎn)品，更要開(kāi)發(fā)綠色化、智能化制備工藝。

礦物功能材料是國民經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要支撐材料。近5年來(lái)，礦物功能材料成為國內外材料學(xué)研究的熱點(diǎn)之一，全世界礦物材料近一半的SCI論文出自中國學(xué)者，我國已成為世界上礦物材料研究的主力軍，但制約礦物材料高值利用的關(guān)鍵共性問(wèn)題整體沒(méi)有取得實(shí)質(zhì)性突破，礦物材料產(chǎn)業(yè)的高端產(chǎn)業(yè)鏈還沒(méi)有形成。業(yè)界普遍認為其主要原因是“我國礦物材料研究“碎片化”現象比較嚴重，缺少工程化應用示范，“產(chǎn)學(xué)研用”協(xié)同創(chuàng )新機制尚未真正形成”。目前國家已經(jīng)意識到這一點(diǎn)，正在逐步完善科研資助和成果轉化機制，重點(diǎn)推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研的合作。

在新常態(tài)下要助推我國礦物功能物材料產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，就要加快構建礦物功能材料政產(chǎn)學(xué)研共同體建設，破解產(chǎn)學(xué)研協(xié)同“碎片化”現象。在國辦發(fā)〔2016〕34號文件《國務(wù)院辦公廳關(guān)于促進(jìn)建材工業(yè)穩增長(cháng)調結構增效益的指導意見(jiàn)》中明確指出，支持企業(yè)加快先進(jìn)無(wú)機非金屬材料和礦物功能材料的產(chǎn)業(yè)化，著(zhù)力提高關(guān)鍵材料保障能力，更好滿(mǎn)足下游產(chǎn)業(yè)需求。在工業(yè)和信息化部印發(fā)的《建材工業(yè)發(fā)展規劃（2016-2020年）》中，明確了綠色建材生產(chǎn)和應用、關(guān)鍵材料保障能力提升、礦物功能材料發(fā)展、協(xié)同處置推廣、“三品”行動(dòng)推進(jìn)、服務(wù)平臺建設等六大重點(diǎn)工程。礦物材料要有大發(fā)展，就必須以解決重大關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題為導向，充分釋放各類(lèi)創(chuàng )新要素的活力，形成學(xué)科交叉和上中下游互動(dòng)的科研組織模式。

未來(lái)我們需要堅守的是，始終立足世界科技前沿和市場(chǎng)需求，遵循現代科學(xué)研究的范式和高端產(chǎn)品開(kāi)發(fā)模式，不斷提高我國在礦物材料和產(chǎn)品的國際影響力；需要完善的是，目標應該更加著(zhù)眼于重大的現實(shí)需求和制約我國礦物功能材料發(fā)展的根本性問(wèn)題，更加關(guān)注原創(chuàng )性思想的培育與高端產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，更加增強創(chuàng )新的自信心。為此，產(chǎn)學(xué)研各在要找準在科技創(chuàng )新價(jià)值鏈中的定位，充分發(fā)揮各自特長(cháng)，而不是以己之短，補人之長(cháng)。

黏土礦物長(cháng)期以來(lái)我們只是把它當“土”應用，要實(shí)現從礦物材料到納米材料的華麗轉身，我們需要做的工作還很多。當前我國不論是在精細加工技術(shù)及裝備自動(dòng)化，還是在礦物功能材料產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，抑或綜合循環(huán)利用，上下游產(chǎn)業(yè)鏈全貫通，產(chǎn)學(xué)研一體化等等，都是亟需解決的重要課題。在構建礦物功能材料政產(chǎn)學(xué)研共同體建設中，創(chuàng )新驅動(dòng)最為重要，我們應將規劃、研發(fā)、轉化、專(zhuān)利和標準建設融為一體，通過(guò)學(xué)科交叉、協(xié)同創(chuàng )新，最終助推礦物材料的高值和可持續利用。