水泥是现代基建的核心,传统水泥行业围绕硅酸盐体系进行研究和制备,碳排放高是致命问题,同时高度依赖石灰石等天然材料和水泥性能已趋近饱和的现实困境,成为全球水泥行业亟待突破的世界性难题。2018年项目负责人聂松在中材国际工作,期间受到合成生物学的启发,思考能否跳出现有体系寻找一种全新水泥设计方法和产业化路径。
【全球首创】2020年项目负责人毅然辞职读博,3年攻关后全球首次提出围绕水泥产物目标控制的绿色水泥“基因”设计理论,建立了新一代绿色高性能全固废水泥体系,彻底颠覆了现有技术路径,使得水泥设计效率提升50%,设计周期缩短50%,设计成本降低70%。
【国际领先】项目研发的新一代水泥所用原材料全部为固废,碳排放降低90%以上,是目前已知的碳排放最低的水泥。该水泥强度较传统水泥提高30%,成本降低1/3,性能提升25%。目前,该体系水泥与北斗等技术被共同列入国货国用8类16项产品,成为新质生产力代表。
【行业唯一】项目负责人以博士生身份获得2022年度河北省科学技术进步一等奖,是河北省近20年唯一一个水泥相关的科学技术进步一等奖。项目负责人共发表高水平学术论文14篇,其中1篇为ESI高被引论文,申请国家发明专利4项。
【卓越团队】项目核心团队由12名博士硕士组成,累计发表学术论文33篇,申请国家发明专利18项,并斩获多项国家级/省部级奖项,拥有丰富的水泥设计和研发经验。此外,团队得到了水泥行业领军人物刘加平院士的关怀与支持。
【应用成效】项目团队与唐山北极熊建材有限公司、天津炬实科技发展股份有限公司等开展合作,共同推进新一代水泥的应用,2021年至2023年期间,先后长安街快速修补、冬奥场馆冬季施工、京雄高速水稳等工程中进行了试用。
【落地转化】项目在石家庄河北工业大学创新研究院落地转化,成立了河北兴固新材料有限公司,获得郑州建文环保新材料有限公司的200万元天使投资,签订合同450万元。
【教育维度】河北工业大学土木工程特色学科为项目团队成员提供了丰富的教育资源,河北省土木技术创新中心等7个国家级/省级重点实验室为新一代水泥的开发提供了硬件保障,河北工业大学创新研究院(石家庄)为项目成果落地转化提供了诸多机遇。
【社会价值】项目研发的新一代全固废水泥碳排放仅为传统水泥的1/10,可推动我国水泥行业的转型升级,助力我国固废资源化利用,生态效益显著。