作者：徐沛冉
在新材料领域，碳气凝胶是行业内不可忽视的一个发明。和传统的二氧化硅气凝胶相比，碳气凝胶具有更高的强度、更大的孔隙率、更小的颗粒直径、更大的体表面积及更低的高温热导率，在催化剂载体、电容器及吸附材料等领域具有广阔的应用前景。在碳气凝胶的新材料领域，过去高端装配产业用凝胶材料长期被国外的公司掌握，中国和跨国巨头在品牌、研发实力、应用研究、原材料获取等方面都存在着很大的差距。然而中国新材料企业通过不断地精进，此领域正在实现反超，在应用服务、产品性能本身、整体解决方案等诸多方面都在超越，最终在各个细分战略市场实现了市场份额的绝对超越。记者近日采访了的碳气凝胶新材料领域的首席战略官李向伟，他认为当前世界经济正在重新“洗牌”的过程中，以碳气凝胶为代表的新材料绝对处于黄金机遇期，新材料的不断研发和普及，也将为企业和行业都带来了巨大的发展前景。
作为天津得瑞丰凯新材料科技有限公司的首席战略官，李向伟早在多年前被遴选到了企业决策智囊团，成为决策层的核心人物之一，在此期间，李向伟在公司重大项目及市场研发中都引领着核心团队做出了重要决策。在公司的项目中不断带领团队从战略的角度分析整个市场现状，坚持以创新科技为核心竞争力，制定相对应的策略，使公司的发展充分适应行业和市场的需要。
李向伟积极推进自己所在的公司与国内最前端科研机构的合作，研发了纳米多孔碳材料及制备方法，获得多项发明专利及实用新型专利，几年时间引领企业成为在国内新材料科技行业的领头羊。目前公司的碳气凝胶工业化批量生产技术在目前国际上尚无先例，李向伟还带领公司的研发团队研究出了独特材料配方、先进的常温、常压干燥技术，炭活化连续生产技术，极大的降低了成本、提高了产量，目前产出的产品和以前产品相比，售价下降了1000倍，为很多行业都大大降低了成本。而且随着碳气凝胶的微结构特性在新能源，生物医药、净化水、高端保温等多个领域应用，市场前景非常大，目前在超级电容行业的应用已接近成熟，随着多领域的应用展开，有望带动一批产业技术的进步，创造巨大的经济效益和社会效益。
在当代社会，企业的科技创新能力在代表着利润的同时引领着行业的发展、推动着节能减排事业的进展。如何推进？如何创新？如何进展，我们了解下李向伟在行业内当下的影响力。
首个将碳气凝胶的强大吸附特性，运用在水污染处理、空气净化及油污应急领域的专家
自从上世纪七十年代抗生素在国内广泛使用以来，抗生素滥用所导致的细菌耐药性已成为威胁人类健康的焦点问题，然而更加严重的是目前已有多种抗生素在我国河水、沉积物和污水处理厂中被检测到。此外，由于受到二级处理工艺自身的限制，传统吸附剂制备过程较繁琐，且原料相对昂贵，吸附效果不够高，水污染物浓度在现有水平上已不能再大幅下降。
为改善水质和保障人群健康，需要对污水进行深度处理来进一步减少这些化合物，最大限度减少它们与环境和人类的接触，吸附处理是一种有效的途径。作为公司首席战略执行官和行业的备受瞩目的焦点人物，李向伟一直关注行业热点，在“双碳”大战略环境下，对于新材料科技在环境污染、节能高效的方面保持高度重视，他带领的科研团队多年来致力发掘碳气凝胶在环保领域的应用，通过与政府环境部门和相关企业的合作，不断开发新材料的应用，达到良好效果，也得到企业和政府部门的高度认可。
在不断研发和多次实验之后，李向伟充分发掘碳气凝胶的特性，成为国内首个将碳气凝胶的强大吸附特性运用在水污染处理、空气净化及油污应急领域的专家，在净水方面取得了行业的巨大改观。在对雄安新区的黑臭坑塘改造种，李向伟领导的团队与其他专业公司合作，利用碳气凝胶对有机物吸附能力和吸光催化性能，制成网状水净化装置，这样的装置只需要日光照射即可达到净水效果，免维护且绿色环保、能够循环使用，碳气凝胶在使用30天之后就能达到生态平衡恢复的效果，从而在河道治理方面取得了重大突破，带领整个行业一起探索更多碳气凝胶的优势，从而达到新材料赋能行业的效果。在新冠疫情期间，李向伟主导的空气净化团队利用碳气凝胶的净化特性，与南京的一家企业合作研发制造了新型空气净化装置，疫情期间在很多个核酸检测点得到了广泛应用，受到了业内很高的评价。
碳气凝胶如果能够顺利实现出海，对于海洋国家的水域净化贡献也是巨大的。美国作为海洋强国，一直面临海域治理的问题。如果遭遇大规模的石油泄漏，目前的处理方式是设置漂浮围栏阻止进一步污染，用吸附材料慢慢吸附净化。而列车脱轨事件造成的沿途水域污染也非常严重，如果李向伟团队发明的碳气凝胶可以顺利出海，对于国外的环保工作也是巨大的提升作用。
国内首个将新材料科技运用在新能源汽车超级电容，大幅提高其综合性能
碳气凝胶是一种纳米级的多孔固态新型材料，具有导热系数低、防火等级高、防水效果好、使用温度范围广、使用寿命长等优良性能，而具有导热系数低、不产生有毒气体、质轻、厚度薄等优势的气凝胶，就能够有效解决低温环境下动力电池的保温问题以及高温环境下动力电池的热失控问题、实现对电池组的有效热管理，是单位体积下隔热效果优良、安全性能较佳的动力电池隔热阻燃材料。
为解决汽车产业发展与能源短缺、环境恶化之间的矛盾，各国政府包括美国都在不遗余力地推动新能源汽车的发展。面对造价高昂、基础设施欠缺的产业现状，新能源车必须进一步降低成本才能具备竞争力。在“双碳”的大背景下，李向伟作为新材料科技行业的先锋不断在行业内主动作为，把碳气凝胶充分运用到新能源汽车领域，目前已经带领团队与天津工业大学、同济大学等高效合作成立专门进行研发新型基础材料—纳米多孔碳气胶囊的实验室，纳米多孔给碳气胶囊生产出之后，表现出了低内阻，高功率、高倍率、循环寿命长等优异特性，使超级电容器的综合性能大幅提高，对电化学储能领域产业结构战略性调整发挥巨大推动作用。
目前，在李向伟的努力下，纳米多孔碳气凝胶在宁波中车新材料中实现了覆盖率30%的效果，该新材料还获得了天津科学技术成果鉴定证书。宁波南车新能源科技公司这家国内主要的新能源汽车公司也早就与李向伟签订了合作协议，应用碳气凝胶作为动力型超级电容器储能材料，分别应用于有轨电车和无轨电车。近年来，纳米多孔碳气凝胶已经在多个城市实现了商业化的运用，为“绿色化”、“智能化”的现代公共交通装置提供强劲的“能源芯”。同时在石油机械，风力发电等工业应用领域也取得良好市场效应，为“工业4.0”、“强基工程”等国家重点发展战略提供了良好的解决方案。而纳米多孔碳气凝胶在滨海新区科技计划项目中的运用，让石油资源的日益紧张以及生态环境的一再恶化使得新能源汽车的研发、推广成为各国汽车工业共同关注的焦点。
国内首个通过工艺流程革新，实现碳气凝胶低成本、大批量、质量均匀稳定生产的专家
实际上，碳气凝胶的应用前景虽然十分广泛，且对行业的助力非常强大，但是它的生产条件却比较薄弱，碳气凝胶以制备工艺复杂、生产成本居高不下难以批量化生产、生产周期偏长和长时间测试后机械性能急剧下降以及长期运行下的稳定性降低等限制一直未能在新材料领域实现量产的重大突破。
针对这一痛点，李向伟领导的公司科研团队自行研制生产设备，通过材料配方调整和工艺参数匹配,开发了系列结构参数不同的产品,掌握了碳气凝胶的纳米微结构调控技术：开展了碳气凝胶电化学储能应用研究,试制了多种型号的超级电容中试样品。经检测样品在内阻、功率特性、倍率特性、循环特性等方面表现出优异的性能。用该材料制作超大容量电容器电极比能量这个关键指标比用活性炭材料制作的电极高出3～5倍, 该材料出色的性能,被认为是现有电极材料(活性炭)的替代品，在能源领域有着良好的应用前景。
李向伟和公司其他决策层成员一起为公司制定了长远的材料工业化生产的工艺路线,优化了工艺参数,实现低成本、大批量、质量均匀稳定的生产，首次实现这种材料的工业化批量生产，并在世界上首家达到年产100吨量级。该技术成果攻克了碳气凝胶工业化生产的世界性难题,大幅度降低了材料的生产成本,使碳气凝胶产业化应用能够得以实现。技术研发内容覆盖了基础技术、产业化技术和应用技术,打通了产业链中各个关键环节，实现全链条创新设计。
面对未来，李向伟带领以碳气凝胶为代表的新材料研发技术团队继往开来、继续推陈出新的产品为行业带来更多的变化、升级，“日积跬步、百折不挠”，李向伟相信只要坚定目标、持续创新就一定能够为新材料行业创新提供新动能。 （作者：徐沛冉）
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