石墨烯+紡織：有多少種可能？

牛方+張東霞

被譽(yù)為“黑金”的石墨烯，作為21世紀(jì)最具顛覆性的“新材料之王”，是全球科技界的兵家必爭(zhēng)之地。目前，歐洲、美國(guó)、日本等眾多國(guó)家，都把石墨烯列為本世紀(jì)最重要的新材料進(jìn)行研究和開(kāi)發(fā)，并已在新能源、電子等方面取得重要進(jìn)展和初步應(yīng)用效果。我國(guó)也明確把石墨烯作為國(guó)家重要戰(zhàn)略材料列入國(guó)家“十三五”規(guī)劃。

在這一背景下，在紡織工業(yè)尋求高端化發(fā)展的今天，紡織工業(yè)與石墨烯會(huì)產(chǎn)生怎樣的火花？2017年2月13日，“中國(guó)（南通）高端紡織與石墨烯纖維新材料創(chuàng)新會(huì)議”在南通召開(kāi)。會(huì)議重點(diǎn)探討石墨烯纖維的特種功能在不同紡織品上的應(yīng)用，尋求高端紡織產(chǎn)業(yè)的突破性發(fā)展之路。中國(guó)工程院院士蔣士成、姚穆、俞建勇，中國(guó)紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)副會(huì)長(zhǎng)、中國(guó)化學(xué)纖維工業(yè)協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)端小平，工業(yè)和信息化部消費(fèi)品司處長(zhǎng)陳新偉，中國(guó)化學(xué)纖維工業(yè)協(xié)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)賀燕麗、王玉萍，南通市委常委、南通市人民政府副市長(zhǎng)王劍鋒、中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟秘書長(zhǎng)李義春等專家領(lǐng)導(dǎo)，以及化纖生產(chǎn)企業(yè)、紡織織造企業(yè)、化纖終端產(chǎn)成品生產(chǎn)企業(yè)、石墨烯產(chǎn)業(yè)相關(guān)企業(yè)以及高等院校研究機(jī)構(gòu)的代表約300人參加了會(huì)議。

掘金石墨烯？你準(zhǔn)備好了嗎

石墨烯是現(xiàn)有最輕最薄最硬的二維新材料，10萬(wàn)片單層石墨烯疊加只有一根頭發(fā)絲的厚度；其硬度是鉆石的3倍、鋼鐵的100倍。2004年，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)安德烈·海姆教授和康斯坦丁·諾沃肖諾夫博士成功制備出單層石墨烯，并于2010年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。石墨烯片層的碳原子由SP2雜化形成，該結(jié)構(gòu)使得石墨烯在電力學(xué)、熱和光學(xué)、高分子材料等許多方面具有奇特的性能，可用作超薄超輕風(fēng)機(jī)材料、超韌防彈衣材料、太空電纜材料、納米傳感器材料，尤其是石墨烯特種復(fù)合纖維具有抗菌、抗螨蟲、抗熱、抗切割、抗紫外線、遠(yuǎn)紅外發(fā)熱和傳導(dǎo)清涼等特殊功能，可廣泛應(yīng)用于服裝、針織、家紡和產(chǎn)業(yè)用布等產(chǎn)品。

目前關(guān)于石墨烯，坊間眾說(shuō)紛紜。中國(guó)紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)副會(huì)長(zhǎng)、中國(guó)化學(xué)纖維工業(yè)協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)端小平在大會(huì)上談了幾點(diǎn)對(duì)于石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的看法。端小平首先表示：“石墨烯產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用要從基礎(chǔ)做起，在纖維新材料及紡織品上的應(yīng)用可能是比較現(xiàn)實(shí)和不錯(cuò)的選擇?！狈治鲈颍诵∑街赋觯骸耙皇鞘┰诩徔椛系膽?yīng)用主要以極少量混摻為主，對(duì)可紡性的影響極小，因此應(yīng)用技術(shù)難度低，可操作性強(qiáng)。二是在性能上不需要太高品質(zhì)的石墨烯既能達(dá)到纖維材料對(duì)功能性的要求，這與中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)目前的水平相當(dāng)?！?img src="https://cimg.fx361.com/images/2017/03/29/cnta201703cnta20170329-1-l.jpg" style="">

其次，對(duì)于有些專家的觀點(diǎn)——石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑應(yīng)該與碳纖維類似，端小平對(duì)此表示同意。端小平表示“：國(guó)外用幾十年發(fā)展碳纖維，中國(guó)企業(yè)大約用十年才實(shí)現(xiàn)盈利。而石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展從2010年獲得諾貝爾獎(jiǎng)到現(xiàn)在也不過(guò)短短的十多年時(shí)間。中國(guó)近幾年才開(kāi)始起步，我認(rèn)為應(yīng)該還需要近10年才能發(fā)展成型?！倍诵∑秸f(shuō)：“發(fā)展石墨烯及相關(guān)產(chǎn)業(yè)需要耐心，需要持續(xù)的投入，對(duì)于想要進(jìn)入該產(chǎn)業(yè)的企業(yè)，需要問(wèn)問(wèn)自己‘準(zhǔn)備好了嗎？”

第三，端小平認(rèn)為石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不能忽視民營(yíng)企業(yè)的作用。端小平說(shuō)：“有專家認(rèn)為，中國(guó)發(fā)展石墨烯產(chǎn)業(yè)應(yīng)該由大企業(yè)特別是國(guó)有大企業(yè)來(lái)做，不能一哄而上。對(duì)此，我有不同看法。理論上，國(guó)有大企業(yè)有經(jīng)濟(jì)實(shí)力，有人才積累，但由于國(guó)有企業(yè)的考核機(jī)制和管理層的不穩(wěn)定，導(dǎo)致國(guó)企對(duì)開(kāi)發(fā)前沿技術(shù)積極性不高。碳纖維就是一個(gè)例子?！?眾所周知，碳纖維在中國(guó)的發(fā)展就是依靠廣種薄收，才取得了今天的些許像樣的成績(jī)。如果僅僅依靠幾家大企業(yè)，就如同是賭博，不成功，就會(huì)滯緩中國(guó)整個(gè)戰(zhàn)略性新材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展步伐。而且記者發(fā)現(xiàn)當(dāng)天參加論壇的企業(yè)也絕大多數(shù)是民企。

應(yīng)用石墨烯？ 需要有所側(cè)重

中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟秘書長(zhǎng)李義春在會(huì)上表示：石墨烯作為一種有著優(yōu)質(zhì)性能的材料，被譽(yù)為“工業(yè)味精”，它不僅僅是一個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而會(huì)帶動(dòng)許多產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)高端化升級(jí)發(fā)展。李義春說(shuō)：“石墨烯產(chǎn)業(yè)對(duì)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有三大刺激作用：首先能夠幫助傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)，其次是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)新的增長(zhǎng)點(diǎn)，最后其能夠帶來(lái)大眾創(chuàng)業(yè)、萬(wàn)眾創(chuàng)新的機(jī)遇。”針對(duì)當(dāng)前石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展有過(guò)熱的看法，李義春認(rèn)為：“一個(gè)新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展從起步到成型，應(yīng)該允許其有泡沫，但不能全是泡沫。在這個(gè)過(guò)程中，企業(yè)必須做實(shí)事，要真正研發(fā)產(chǎn)品，推動(dòng)市場(chǎng)發(fā)展?！崩盍x春預(yù)測(cè)2018年石墨烯產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值可達(dá)100億元，中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟下一步將重點(diǎn)引導(dǎo)企業(yè)開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，拓寬新領(lǐng)域，并重點(diǎn)推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化的制定，推動(dòng)行業(yè)健康發(fā)展。

對(duì)于石墨烯在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用，端小平表示：“目前已知的石墨烯材料有三個(gè)方面的主要用途。一是散熱和發(fā)熱材料，二是輕質(zhì)高強(qiáng)材料，三是抗靜電、觸摸屏、集成電路材料等。我認(rèn)為，結(jié)合紡織纖維材料的特點(diǎn)、實(shí)際需求和應(yīng)用難度，圍繞散熱和發(fā)熱、抗靜電等性能集中攻關(guān)，可能更加現(xiàn)實(shí)和容易實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然現(xiàn)在也有研究表明，石墨烯具有一定的抑菌抗菌的功能，這在紡織領(lǐng)域也會(huì)成為一個(gè)應(yīng)用熱點(diǎn)。上述幾方面應(yīng)該是未來(lái)研發(fā)的重點(diǎn)，在具體生產(chǎn)和研發(fā)實(shí)踐中應(yīng)該有所側(cè)重，不要追求面面俱到?！?/p>

蔣士成在會(huì)議強(qiáng)調(diào)：石墨烯具有的獨(dú)特性能，將賦予石墨烯復(fù)合纖維多種功能，在“十三五”期間會(huì)有良好的發(fā)展前景。未來(lái)應(yīng)聯(lián)合化纖龍頭生產(chǎn)企業(yè)和石墨烯企業(yè)組成產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，申報(bào)并攻克石墨烯復(fù)合纖維重點(diǎn)項(xiàng)目。同時(shí)，加快石墨烯復(fù)合材料生產(chǎn)、產(chǎn)品和測(cè)試等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定，通過(guò)規(guī)?；a(chǎn)以及工藝路線優(yōu)化，進(jìn)一步降低成本，使石墨烯復(fù)合纖維系列化產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，真正融入到人民生活中。

“當(dāng)前中國(guó)經(jīng)濟(jì)進(jìn)入‘新常態(tài)，轉(zhuǎn)型升級(jí)，創(chuàng)新發(fā)展是必然選擇，以石墨烯為代表的戰(zhàn)略性新興材料正是材料人轉(zhuǎn)型升級(jí)、創(chuàng)新發(fā)展的主攻方向，只要我們發(fā)揮持之以恒，精耕細(xì)作的工匠精神，中國(guó)的石墨烯材料產(chǎn)業(yè)一定會(huì)迎來(lái)美好的未來(lái)。” 端小平說(shuō)道。

最后會(huì)議針對(duì)石墨烯纖維的在智能紡織品及復(fù)合材料方面的發(fā)展邀請(qǐng)了來(lái)自香港理工大學(xué)、東京大學(xué)、上海工程技術(shù)大學(xué)的相關(guān)教授、博士進(jìn)行了學(xué)術(shù)報(bào)告。除此之外，來(lái)自濟(jì)南圣泉集團(tuán)股份有限公司的博士王雙成以及來(lái)自恒利寶納米新材料科技有限公司首席科學(xué)家羅振揚(yáng)就“生物質(zhì)石墨烯復(fù)合纖維與高端紡織品的開(kāi)發(fā)”和“石墨烯在錦綸纖維中的應(yīng)用”，分別從應(yīng)用出發(fā)，介紹了目前石墨烯在紡織領(lǐng)域的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀。