当“平价”石墨烯遇上天然纤维——圣泉“智能服装”七年研发记

2015-10-13 20:32:00 大众网 李兆辉 分享
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记者们在圣泉集团石墨烯研究院的实验室里现场观摩实验

  石墨烯,当今发现的世界上最纤薄、电阻率最小,却最坚硬的纳米材料,被经济学界和科技界专家普遍认为是革命性的新材料,应用非常广泛,发展前景巨大,已在国内外资本市场掀起轩然大波。有专家预测,这个新材料未来将撬动至少千亿级的产业链……

  10月12日,“新常态·新定位·新提升——第十一届中国网络媒体山东行”西线采访团来到济南圣泉集团股份有限公司,见到了用石墨烯做成的“智能多功能服装”,低温远红外、抗菌抑菌、抗静电、防紫外线……一系列的“智能多功能”特性,让这些外表看似普通的内衣、袜子、T恤、坐垫、枕头等与我们日常生活息息相关的产品立即变得神奇起来。更令人不可思议的是,这种原本很“昂贵”的石墨烯是圣泉集团从秸秆玉米芯中生产出来的,身价大大降低,当它与“淳朴”的天然纤维有机“配对”后,制作智能服装的全新纺织材料——圣泉生物质石墨烯“内暖”纤维就形成了。这项重要的产业革新,或将颠覆传统纺织服装业。

  “平价”石墨烯内暖纤维从何而来,大众网记者采访了圣泉集团的研发团队,探秘“智能服装”的研发过程。

  神奇的内衣

  圣泉石墨烯与天然纤维“配对”,智能文胸可感知可疑肿瘤

  在济南圣泉集团的展厅里,记者们见到了用生物质石墨烯内暖纤维制成的内衣、袜子、披肩、发热坐垫、助眠枕等各类服饰。

  山东圣泉生物质石墨烯研究院功能纤维及应用研究所王博士告诉记者,这些衣物穿在身上三四天都不会有异味,它能迅速升温,产生对人体有益的远红外线。这些产品本月内就会上市。上市后,一双袜子的售价大概在一百元左右,一件保暖内衣售价大概在千元左右,虽然目前看这些服装比市场上的普通服装价格略高,但其胜在性价比上,主要定位于中高端收入人群,未来前景还是很看好的。

  据中国工程院姚穆院士介绍,人的身体就是一个细菌大本营,人体长期存有16种主要细菌,这些细菌通过食用人体皮肤表层的皮屑生存,在细菌排泄的过程中发出臭味,才有了身体的体臭现象,石墨烯的存在切断了细菌的养分供养基地,细菌无法再存活,从而解决了身体臭味问题。

  圣泉生物质石墨烯研究院常务副院长张金柱说,圣泉集团生产的石墨烯内暖纤维,有长丝、短纤,而且规格齐全,短纤可与莫代尔、黏胶、棉、普通腈纶等其他各种纤维搭配混纺,长丝可与各种纤维交织,制备不同功能需求的纱线面料。在纺织领域,可以制成内衣、内裤、外衣、袜类、婴幼服饰、家居面料、户外外套等。更神奇的是,石墨烯内暖纤维的用途并不仅限于服装领域,还可以应用于生产车辆内饰、美容医疗卫材、摩擦材料、过滤材料等,这么多用途就连研发团队都没有想到,“纤维加入石墨烯之后,竟然有如此神奇的变化!”

  利用圣泉研发的含有约1%到5%石墨烯的纤维制品,做成包装纸、容器等,这些石墨烯“小卫士”能破坏细菌的细胞膜,起到抗菌抑菌的作用,可以有效延长食品保质期,人们特别是婴幼儿食用起来也更安全卫生;做成衣服贴身穿着,不仅能防止静电,还可以通过吸收能量,发射远红外线,起到保暖作用,一身轻薄也能度过寒冷的冬季。

  “智能化”服饰是近几年纺织服装界的发展潮流,石墨烯具有难能可贵的低温远红外功能,山东圣泉生物质石墨烯研究院副院长郑应福告诉记者,“圣养”内衣接触皮肤后,与人体细胞水分子共振、摩擦,显著增强身体皮肤表面微循环,从而自人体内部源源不断产生自发性的热源,增加皮肤表面温度,促进血液循环,强化各组织之间的新陈代谢。

  依靠生物质石墨烯内暖纤维导热导电的特点,圣泉集团与英国泰科曼公司签署了战略合作协议,将推出智能文胸,通过内置感应器测量女性胸部温度细微变化,以此确定是否有可疑肿块,能有效预防肿瘤及乳腺癌。此外,公司还计划将生物质石墨烯应用到军服上,让士兵在冬季告别臃肿的防寒服装;应用于普通保暖服饰,让爱美人士在冬天享受“既有风度,又有温度”。另外,记者还获悉,泉集团还有意在减肥服装等多方面进行探索。

  圣泉生物质石墨烯内暖纤维得到了专家组的高度认可。领衔专家组的中国工程院院士姚穆评价说,以天然纤维为基体,与圣泉生物质石墨烯经特殊工艺有机融合后得到的圣泉石墨烯内暖纤维,是一种全新的智能多功能复合纤维,除了具有一般纤维的常规特性外,还具有激活免疫细胞、增强机体功能、防护紫外线、改善微循环、抗菌抑菌、抗静电、增温保温等特性,主要技术指标及性能达到国际领先水平。

  七年研发之路

  “圣泉模式”攻克高成本难题,秸秆玉米芯提取“廉价”石墨烯

  石墨烯自2004年被发现后,全球对其研究的热度始终不减,但却一直面临着高质量石墨烯制备和快速高效转移两大关键问题,石墨烯的产业化和多领域应用也一直是世界性难题。由于石墨烯制备成本过高,市场价格居高不下,无法让大多数人买得起,再次加剧了产业化、商业化的困难。

  我国是目前石墨烯研究和应用开发最为活跃的国家之一,但技术尚处培植期,下游产品和市场开发不足,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。近年来,在国内外新材料行业中屡有惊人之举的圣泉集团也加入了石墨烯研究和应用的探索行列。

  加快圣泉集团研发生物质石墨烯服饰的原因,还有姚穆院士讲到的一个真实的例子。

  1998年,83万军人参加抗洪抢险,73万人下水营救,在下水救援的军人中有83%的人脚部糜烂,73%的人股骨沟糜烂,这个情况引起了中央的高度重视。针对院士讲到的这种情况,圣泉集团有针对性地进行研发,将生物质石墨烯服饰赋予杀菌抑菌、低温远红外等优异性能,能使细菌不再繁殖并最终消灭,同时,远红外功能对于加速微循环,保障皮肤健康作用的十分明显,石墨烯服饰的问世,有望真正解决脚部糜烂和股骨沟糜烂等难题。”

  济南圣泉集团董事长唐一林讲起生物质石墨烯暖纤维的研发过程如数家珍。他说,圣泉集团从2008年开始,和国内外众多院校合作研究有关石墨烯的课题。目前,圣泉不仅从植物秸秆玉米芯中创造性地生产出了生物质石墨烯,而且还生产出了玉米芯纤维,同时将石墨烯与玉米芯纤维复合生产出内暖纤维,并实现了工业化大生产。圣泉集团新建的全球首条年产量100吨的石墨烯生产线已正式投产,计划明年完成1000吨/年石墨烯生产线的建设。圣泉集团制备石墨烯所用材料均为价格低廉、数量庞大、来源广泛的农作物秸秆,在实现石墨烯工业化充分量产之后,将拥有产量和价格的双重优势。

  由于研发、应用、生产实现了一体化,圣泉集团绕过产业化障碍,在石墨烯产业内创造“圣泉模式”。尤其值得注意的是,圣泉集团制备石墨烯所用材料均为价格低廉、数量庞大、来源广泛的农作物秸秆,在实现石墨烯工业化充分量产之后,拥有产量和价格双重利器的圣泉集团不仅获得了重新架构企业竞争优势的契机,更将对中国石墨烯产业产生不可估量的影响。

  ◎相关链接

  圣泉36年只做一件事,把植物秸秆利用到底

  济南圣泉集团始建于1979年,前身是国家“一五”期间前苏联援华的156个项目之一,总部坐落于中华老字号“瑞蚨祥”绸布面料为代表的全国“祥”字号连锁商发祥地章丘刁镇,36年来,公司只做了一件事——致力于各类植物秸秆的创新研发与综合利用,目前集团拥有生物质综合利用产业、三大树脂及复合新材料产业、健康产业、生物医药等四大产业,主导产品呋喃树脂、酚醛树脂产销量分居全球第一和第三,是国家级高新技术企业和农业产业化国家重点龙头企业,还是神州飞船保温原材料指定制造商。2014年7月28日,公司登陆上市“新三板”。

  经济新常态下,创新是企业的根本出路。十二届全国人大财政经济委员会副主任委员辜胜阻谈及圣泉石墨烯生产线时说,圣泉集团遵循“模仿创新、独立创新、合作创新”相结合的“集成创新”理念,实现了创新资源的优化配置。国务院参事室特约研究员、国家统计局原总经济师姚景源说,圣泉在创新上迈出了一大步,追求的是经济增长的质量和效益。

  近年来,在保持传统的呋喃树脂、酚醛树脂、环氧树脂、泡沫陶瓷过滤器等产品市场竞争优势的同时,公司进一步融合新技术,加快转型升级,产业向复合新材料领域纵深发展,产品向自动化、信息化、智能化创新,目前生物质纤维素及木质素系列新产品、“安特福”建筑节能绿色保温材料、“轻芯钢”轨道交通复合材料、生物医药等新材料、新产品市场活力逐步释放,公司将朝着中国新材料领域引领者目标迈进。

责编:翟亚菲