——“守护星”环保科技创新团队深耕环保型煤基自热材料研发纪实

为响应国家 “双碳” 战略号召，破解传统自热材料高污染、高成本、难控温的行业痛点，安徽理工大学“守护星”环保科技创新团队以煤炭资源高效清洁利用为核心，历经数百次实验攻关，成功研发出环保型煤基自热材料。该材料以煤基活性位点常温氧化技术为突破，在军工、医疗、应急救援等多领域展现出广阔应用前景，为绿色能源材料产业发展注入青春动能。

攻坚研发流程，破解行业技术瓶颈

“守护星” 环保科技创新团队依托安徽理工大学煤炭特色学科优势，在技术研发进程中逐步实现关键突破。在理论突破阶段，团队在专业指导下，首次解析出煤中引发自发氧化的关键活性位点结构 —— 大分子烷基自由基，借助红外光谱、电子自旋共振等技术，证实该活性位点在惰性环境中稳定存在，接触空气后可常温氧化放热，这一发现颠覆了 “煤基材料自热需高温触发” 的传统认知，为后续技术研发筑牢理论根基。进入工艺优化阶段，团队围绕原料选择与制备流程展开深入探索，经反复试验筛选出低阶煤作为核心原料，并创新设计 “预氧化 — 碱处理 — 低温热解” 三步工艺：先将煤样粉碎至精细粒度并进行预氧化处理，再用特定浓度碱溶液浸泡搅拌后过滤烘干，最后在低温惰性气体保护下完成热解；同时，通过引入镍基阻燃材料与过渡金属催化剂，分别解决了 “放热失控” 与 “反应效率低” 的问题，最终实现材料制备工艺的标准化与低成本化。到了中试验证阶段，2025 年初，团队在淮南市搭建中试生产线，模拟 - 20℃极寒环境、密闭医疗空间等不同应用场景开展性能测试，依托 AI 质检系统实时监测材料发热曲线与碳排放数据，累计生产 5000 件样品，合格率达 95% 以上，成功完成从实验室技术到工业化生产的关键跨越。

图 1团队成员实验操作图

图 2产品实际自热及自燃效果图

材料性能卓越，引领绿色自热新方向

“传统自热包用后残留强碱，而我们的材料反应副产物只有 CO₂，埋入土壤还能作为改良剂。” 团队成员展示检测报告时介绍。经第三方机构验证，该环保型煤基自热材料在性能与环保性上实现双重突破：

在核心性能上，材料展现出“快启动、稳放热、广适配”优势：常温下接触空气 3 秒即可启动氧化反应，10 分钟内温度升至 85℃以上，且能稳定放热 10 小时，温度波动控制在 ±2℃以内，远优于传统化学发热包（温度波动 ±5℃）；即便在 - 20℃极寒环境或高湿度（90% RH）条件下，发热效率仍保持 85% 以上，可满足军工单兵口粮加热、医疗热敷理疗、应急消防解冻等场景需求。

在环保与成本上，材料以煤基废料与农业秸秆为原料，实现 “废弃物高值化利用”，较传统相变材料成本降低 40%；生产过程采用低温热解工艺，能耗较高温煅烧技术减少 60%，且无重金属、硫化物排放，碳减排量达 30% 以上。目前，该材料已通过医疗级无菌认证与防爆测试，相关技术获 5 项发明专利、2 项实用新型专利授权。

图 3 稳定放热材料温度随时间变化曲线

此次 “守护星环保科技创新团队” 的环保型煤基自热材料研发之旅，不仅是一次对绿色能源技术的探索与突破，更是一次将学科知识转化为产业动能、用青春力量践行环保使命的生动实践。团队成员更加深刻地认识到科技创新对推动绿色发展的重要意义，也更加明确了青年一代在国家 “双碳” 战略中的责任与担当。在未来的日子里，“守护星科技创新团队” 将以此次研发成果为起点，继续深耕环保型煤基材料技术迭代与场景拓展，将个人专业所长与国家产业需求紧密结合，用实际行动践行 “绿色发展，青年先行” 的承诺，为推动煤炭资源高效清洁利用、助力绿色能源产业升级贡献青春智慧，让环保创新的种子在更多领域生根发芽，为实现中华民族永续发展的生态蓝图添砖加瓦。

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审定：张海旭    责编：赵旭 + 投诉举报