7月27日,山东省济南市,一款新型纤维产品迎来颇为隆重的诞生礼。
当日,山东省经信委组织的“生物质石墨烯功能纤维及其在纺织领域中的应用”鉴定验收会上,中国工程院院士姚穆等组成的专家组宣布,“主要技术指标及性能达到国际领先水平。”
据专家组成员介绍,它具有的低温远红外、抗菌抑菌、抗静电、防紫外线等智能多功能特性,主要因为采用了特殊的新材料———石墨烯。
该技术主要牵头研发生产单位济南圣泉集团,给它起了一个更好记的名字:石墨烯内暖纤维。
圣泉集团董事长唐一林说,圣泉集团从2008年开始就致力于研究这个课题,从与山东大学共建第一个实验室开始,到今天与国内外众多高等院所专家开展合作联合开发,凭借300多名科研人员不懈攻关,终于从植物秸秆玉米芯中创造性地生产出了生物质石墨烯,并且在产品上实现了工业化大生产,颇为不易。
全国人大常委、民建中央副主席辜胜阻评价说,自2004年石墨烯被发现以来,就引起全球主要发达国家的关注。石墨烯超薄、强度超大的特性,可被广泛应用于各领域,比如超轻防弹衣、超薄超轻型飞机材料等。石墨烯优异的导电性,使它在微电子领域也具有巨大的应用潜力。目前,A股市场上,中国宝安、方大炭素、烯碳新材、乐通股份等多家公司均涉及石墨烯概念。
一波三折的研发路
石墨烯2004年问世,其发现者英国曼彻斯特大学安德烈˙海姆教授于2010年因此获得诺贝尔物理学奖。石墨烯也是我国几乎与世界同步开展研发的少数新材料之一。
2015年5月18日,国家金融信息中心指数研究院发布的全球首个石墨烯指数显示,全球石墨烯产业综合发展实力排名前三位的国家分别是美国、日本和中国。
据专家介绍,我国是石墨烯研究和应用开发最为活跃的国家之一,但受制于技术尚处培植期,下游产品和市场开发不足。
此外,由于制备成本过高,石墨烯技术现在大部分仍停留在科研阶段。整个产业链到目前为止仍未实现疏通和整合,从石墨烯制备技术到转移技术以及打通下游应用等方面,都亟待实现进一步突破。
即便如此,2008年,圣泉集团决定研发石墨烯产品时,也没想到过程会如此充满戏剧性。
当年,圣泉集团技术研发部门讨论公司主打产品的原材料,即秸秆的深度开发时,发现其提取后的废品中可能存在石墨烯,并就此奠定了公司继续深度开发的决心。
结果,这个过程竟然长达6年,直到2014年圣泉集团联合黑龙江大学长江学者团队成功研发了“基团配位组装法”工艺制备生物质石墨烯,才真正打通了石墨烯工业化生产的道路。
从秸秆中提取石墨烯,实现了行业的一个重大创新,但从工业化到产业化的临门一脚,却让圣泉集团的技术人员在不到一年内,深刻地体验到冰火两重天的感觉。
最初,圣泉集团技术人员曾经尝试将石墨烯加入树脂中,以期增加集团原有耐火材料的耐高温性能,也曾尝试将石墨烯加入橡胶中,以增强耐磨性能。虽然试验都取得了成功,但由于石墨烯昂贵的价格和性能提高幅度与产品最终形成的价值不成比例,相关课题仍然处于深度研发中。
最后,圣泉集团将目光投向了集团内部另一条已相对完整的产业链:以农作物秸秆为原材料的各种高附加值新材料。
在过去的30年里,圣泉集团一直致力于利用玉米芯生产糠醛并深加工呋喃树脂。近年来,植物秸秆利用又取得重大技术突破,实现了将植物秸秆的纤维素、半纤维素、木质素三大主要成分全部有效提取。
唐一林介绍说,对于作为副产品的纤维素、半纤维素、木质素,圣泉集团也曾有过将其用于纺纱或造纸的想法,但是因为企业没有将其作为主攻方向等原因而放弃。在实现了石墨烯工业化生产技术突破之后,我们突然思路大开:把石墨烯用在纤维素上,生产功能性纤维,将高科技直接用于人们的健康生活,或将为石墨烯找到一块更有价值的用武之地。