讓神奇的石墨烯纖維進入尋常百姓家

牛方

石墨烯作為21世紀最具顛覆性的新材料，目前在整個產(chǎn)業(yè)及資本市場都是極具熱度的話題。紡織行業(yè)內(nèi)也已經(jīng)出現(xiàn)了成熟的“石墨烯+紡織”的相關(guān)產(chǎn)品及技術(shù)，企業(yè)的市場推廣工作正如火如荼的展開。

南通強生石墨烯科技有限公司是一家專業(yè)聚焦石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的高新技術(shù)企業(yè)，是全球石墨烯復合功能纖維和復合高強纖維領域研發(fā)陣容強大、技術(shù)力量雄厚、產(chǎn)品性能高端、纖維品種多樣以及擁有完全知識產(chǎn)權(quán)的研究和生產(chǎn)單位。在2017中國（南通）高端紡織與石墨烯纖維新材料創(chuàng)新會議上，本刊記者專訪了公司董事長沙曉林，就公司在石墨烯行業(yè)多年來的摸爬滾打，遇到的困惑、困難以及未來的發(fā)展規(guī)劃進行了深入了解。

老紡織結(jié)緣石墨烯原料制備工藝已達國際先進水平

《中國紡織》：請您簡單介紹一下企業(yè)的背景以及是如何與“石墨烯”材料結(jié)緣的。

沙曉林：強生集團的主營業(yè)務主要是三大版塊：第一個就是與紡織相關(guān)的——安全防護手套，這部分產(chǎn)業(yè)我們做了25年，主要做海外市場，在海外有著廣泛的知名度。第二大版塊是光電太陽能組件；第三部分就是石墨烯。目前，石墨烯的應用是我們發(fā)展的重點，其中重點的重點是探索在紡織領域的應用。

集團于2009年組建成立了來自美國、歐盟和中國的科學家研發(fā)團隊，目前美國教授2人，德國教授2人，專注于石墨烯產(chǎn)業(yè)化和后續(xù)應用研究。團隊緊緊圍繞高品質(zhì)石墨烯制備及延伸材料與產(chǎn)品的應用，經(jīng)過8年多的不懈努力和深入研究，在單層石墨烯的工業(yè)化制備和石墨烯復合功能纖維材料研究及產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)方面，取得重大突破。經(jīng)中國上?？萍记閳笏樾?，確認公司石墨烯技術(shù)達到國際最先進水平，并于2016年9月27日通過了由中國工程院院士孫晉良領銜的專家評審委員會的鑒定。目前我們的技術(shù)具有完全知識產(chǎn)權(quán)，并已實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。

《中國紡織》：目前強生石墨烯制備主要的工藝路線是什么？產(chǎn)品有哪些？產(chǎn)能情況如何？下一步是否有擴產(chǎn)的計劃？

沙曉林：強生集團歷時多年研究成功的全球最新石墨烯原料制備技術(shù)，采用常溫常壓的插層-剝離生產(chǎn)工藝獲得高品質(zhì)的石墨烯。該工藝生產(chǎn)流程短、效率高、產(chǎn)品單層率高、成本低、生產(chǎn)過程綠色環(huán)保。

目前，我們擁有一條年產(chǎn)10噸的石墨烯原料生產(chǎn)線，并已穩(wěn)定運行和正常生產(chǎn)一年多時間。最近公司正在規(guī)劃建設年產(chǎn)100噸的石墨烯原料生產(chǎn)線，計劃于2017年4月份投入生產(chǎn)。

強生石墨烯工廠產(chǎn)品有石墨烯、氧化石墨烯、各種表面改性和修飾石墨烯等產(chǎn)品，經(jīng)國內(nèi)外第三方權(quán)威機構(gòu)采用X-射線衍射（XRD）、傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）、掃描電子顯微鏡（SEM）等8種方法分析測試，證明單層率達到99%的先進水平。

“7+7”戰(zhàn)略“石墨烯+紡織”全面開花

《中國紡織》：石墨烯與纖維的結(jié)合是紡織工業(yè)實現(xiàn)石墨烯應用的一大路徑，強生石墨烯擁有石墨烯原料制備的關(guān)鍵技術(shù)，在產(chǎn)品開發(fā)方面，尤其是和纖維結(jié)合應用方面有哪些打算？

沙曉林：目前，公司把開發(fā)和應用石墨烯復合纖維作為石墨烯應用的突破口和制高點，提出“7+7”發(fā)展規(guī)劃。7+7的概念是：有7種石墨烯復合纖維，主要是錦綸（尼龍）、滌綸、氨綸、腈綸、丙綸、維綸和彈性滌綸（PTT），目前均已完成技術(shù)工藝研究和小線試產(chǎn)，其中錦綸、滌綸、氨綸和彈性滌綸復合纖維已實現(xiàn)工廠大線產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。同時，有7種石墨烯特種復合纖維研發(fā)的關(guān)鍵工藝和技術(shù)瓶頸已獲得突破，目前產(chǎn)品正處于小試和中試階段，主要有石墨烯復合棉纖維、蠶絲、高強高模聚乙烯、芳綸、玻璃纖維、碳纖維以及PET回料再生纖維。其中，碳纖維是航空、航天、軍工領域的重要關(guān)鍵材料，通過與石墨烯的多級復合與協(xié)同效應，不但可以有效提升碳纖維的韌性、強度，減輕其單位克重，同時還可以防止碳纖維在加工過程中產(chǎn)生的起毛、松散、劈絲等現(xiàn)象。石墨烯復合碳纖維的研究一旦取得突破，將成為國家級技術(shù)成果和戰(zhàn)略材料。

目前，強生石墨烯已具備了年產(chǎn)5000噸石墨烯復合功能纖維的能力。下一步，將使各種石墨烯特種復合纖維年產(chǎn)能擴大到5萬噸。

五大應用領域創(chuàng)造無限可能的未來世界

《中國紡織》：請您具體介紹一下目前強生石墨烯在紡織的主要特殊功能有哪些，主要應用領域有哪些？目前主要推向市場的終端產(chǎn)品是什么？

沙曉林：強生研究和生產(chǎn)的石墨烯復合纖維，具有抗菌、抗螨蟲、抗熱、抗切割、抗靜電、抗紫外線和低溫遠紅外發(fā)熱、傳導清涼等多項功能，是現(xiàn)有纖維中最神奇并將多種功能性集于一身的新型纖維，可以廣泛應用于家紡、服裝、醫(yī)療衛(wèi)生、安全防護、軍警裝具以及功能性紡織品中。而且與傳統(tǒng)纖維添加小分子功能試劑有所不同，強生開發(fā)的石墨烯復合纖維能夠經(jīng)受無數(shù)次的洗滌和整理后，仍可保持100%初始的良好功能特性。

利用石墨烯復合纖維具有的抗菌、抑菌和防螨功能，其在醫(yī)療衛(wèi)生領域的應用可以集中在醫(yī)療服裝、無紡布防護服、口罩、醫(yī)護床墊等產(chǎn)品，此外，該復合纖維在野外科學考察、軍警用服裝和臥具方面有特殊的用途?？瓶寂c軍警人員在野外作業(yè)和作戰(zhàn)時，石墨烯復合纖維服飾的抗菌、抑菌功能可保證科學家與戰(zhàn)士的衛(wèi)生條件、在長時間不換洗衣物的關(guān)鍵時期和艱苦條件下能夠保證身體無異味和不癢，以提高作業(yè)的持久力和提升戰(zhàn)斗時的注意力集中度。

石墨烯獨特的單原子層二維納米晶體結(jié)構(gòu)，對高能紫外線的吸收效率高、屏蔽效果理想，從而表現(xiàn)出非凡的抗紫外線性能，可應用于戶外帳篷、遮陽傘、抗紫外服裝等產(chǎn)品。

利用石墨烯纖維抗切割、抗熱、耐磨、遠紅外發(fā)熱等功能，可應用于軍隊、武警的服裝、頭盔、防彈衣和軍事裝備裝備，還可應用于安全防護手套、護袖等安防產(chǎn)品上。目前，南通強生安全防護科技股份有限公司成功開發(fā)全球第一款集抗菌、抗熱、抗切割、抗靜電、抗紫外和遠紅外發(fā)熱等功能為一體的磨砂浸漬安防手套，已全面推向國際市場。強生安防石墨烯復合纖維手套，是全球第一款多功能防護手套，將對國際安防手套產(chǎn)品的生產(chǎn)和市場格局，帶來里程碑式的變革。