富勒烯，引領(lǐng)農(nóng)業(yè)綠色有機(jī)發(fā)展的新技術(shù)

張衛(wèi)

現(xiàn)如今，食品安全問(wèn)題已經(jīng)成為全社會(huì)關(guān)注的重點(diǎn)話題。食品的源頭在農(nóng)產(chǎn)品，農(nóng)產(chǎn)品是否安全，關(guān)系到消費(fèi)者入口食品的安全。因此，為了保證人民群眾“舌尖上的安全”，根源還是要保障農(nóng)產(chǎn)品的安全。

眾所周知，農(nóng)產(chǎn)品的安全問(wèn)題主要體現(xiàn)在農(nóng)殘超標(biāo)、重金屬超標(biāo)等方面，而造成這種現(xiàn)象的主要原因就是農(nóng)民為了追求產(chǎn)量，大量使用農(nóng)藥、化肥等。所以，要想解決農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全問(wèn)題，最根本的措施就是要在保障農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量的基礎(chǔ)上，減少甚至不使用化肥及農(nóng)藥。為此，國(guó)家有關(guān)部門也已多次下發(fā)通知，要在全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)施化肥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)，要禁止使用高毒、高殘留農(nóng)藥，多推廣使用綠色防控技術(shù)。在這一背景下，各種安全、有機(jī)的綠色防控技術(shù)紛紛亮相，富勒烯碳納米機(jī)能液就是其中之一。

被譽(yù)為“自由基海綿”

富勒烯在多領(lǐng)域嶄露頭角

富勒烯[C60]是由12個(gè)五邊形與20個(gè)六邊形組成的60個(gè)碳原子的籠形球狀結(jié)構(gòu)物質(zhì)，與石墨、金剛石同屬于碳的同素異構(gòu)體。我國(guó)科學(xué)家在云南一平浪煤礦三疊系部分煤層中發(fā)現(xiàn)含有天然富勒烯，在河南西峽的恐龍蛋化石中也發(fā)現(xiàn)富勒烯的存在，近年來(lái)還在隕石、星際塵埃和星云物質(zhì)中發(fā)現(xiàn)富勒烯的存在，證明富勒烯是存在于自然界的天然物質(zhì)。

1985年，Robert F.Curl、Harold W.Kroto和Richard E. Smalley三位科學(xué)家通過(guò)模擬太空環(huán)境，采用大功率短脈沖激光器蒸發(fā)石墨，在飛行時(shí)間質(zhì)譜儀上觀察到C60和C70的特征峰，對(duì)蒸發(fā)灰燼進(jìn)行萃取、分離、提純后得到C60。三位科學(xué)家因?qū)Ω焕障┑陌l(fā)現(xiàn)研究，獲得了1996年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，由此開(kāi)啟了科學(xué)界對(duì)富勒烯的研究熱潮，目前，在關(guān)于富勒烯的結(jié)構(gòu)、表征、提取和應(yīng)用上面發(fā)表的相關(guān)論文已有近十萬(wàn)篇。

通過(guò)對(duì)富勒烯結(jié)構(gòu)的研究發(fā)現(xiàn)，富勒烯表面有大量的共價(jià)雙鍵，極易與游離基反應(yīng)，因此其被稱為“自由基海綿”，意思是說(shuō)富勒烯分子對(duì)自由基的清除能力就像一塊海綿一樣，吸收力強(qiáng)而且容量超大。

富勒烯不僅有強(qiáng)大的清除自由基的能力，它還具有光電導(dǎo)性、超導(dǎo)性、溶解性等特性，目前在新能源、高分子材料、先進(jìn)工業(yè)、生物醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域均有應(yīng)用，其中在美容護(hù)膚、農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較為成熟。

在高分子材料領(lǐng)域，富勒烯憑借更強(qiáng)的光學(xué)非線性，可用于激光防護(hù)。富勒烯的光限幅效應(yīng)時(shí)間短、限制頻帶寬，在低光強(qiáng)激發(fā)下線性透過(guò)率較高，輸出光強(qiáng)隨入射光強(qiáng)增加近似線性增加，而在高光強(qiáng)激發(fā)下介質(zhì)的非線性透過(guò)率較低。當(dāng)入射光功率達(dá)到一定閾值后，隨著入射光強(qiáng)的增加，輸出光強(qiáng)被限制在一定范圍內(nèi)。因此，利用富勒烯在可見(jiàn)光、近紅外的光限幅特性，其摻入光學(xué)玻璃可實(shí)現(xiàn)制導(dǎo)系統(tǒng)對(duì)可見(jiàn)光、近紅外和可調(diào)諧激光的防護(hù)。

在新能源領(lǐng)域，富勒烯可用于太陽(yáng)能電池的制造。富勒烯是聚合物太陽(yáng)能電池最佳受體材料，其化學(xué)修飾和物理化學(xué)性質(zhì)研究是聚合物太陽(yáng)能電池研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。目前應(yīng)用最廣泛的富勒烯電子受體材料是C60及其衍生物6，6苯基C61-丁酸甲酯（PCBM）、聚3-己基噻吩（P3HT）。Lee等利用格氏材料聚合作用制備了PCBM/P3HT-C60納米膜結(jié)構(gòu)，該C60衍生物共混型本體異質(zhì)結(jié)構(gòu)太陽(yáng)能電池顯示出了非常優(yōu)良的性能，為太陽(yáng)能電池的發(fā)展提供了廣闊的前景。

在生物醫(yī)藥領(lǐng)域，富勒烯憑借超強(qiáng)的抗氧化特性，使其在腫瘤治療、神經(jīng)保護(hù)、抗細(xì)胞氧化、藥物載體、免疫調(diào)節(jié)等多個(gè)方面都有很高的潛在醫(yī)藥應(yīng)用價(jià)值，尤其是在腫瘤和神經(jīng)退行性疾?。ㄈ缋夏臧V呆、帕金森等）的預(yù)防和治療上具有顯著作用。一是，富勒烯對(duì)腫瘤干細(xì)胞具有靶向作用，能夠阻止腫瘤干細(xì)胞的自我更新，促使腫瘤干細(xì)胞結(jié)束分化。二是，富勒烯可以清除引起神經(jīng)退行性疾病的體內(nèi)自由基，抑制引起神經(jīng)退行性疾病Aβ-肽鏈的聚集，破壞淀粉樣纖維的形成。三是，富勒烯可以有效減少神經(jīng)元的死亡，吞噬由黃嘌呤/黃嘌呤氧化酶產(chǎn)生的超氧陰離子自由基。

2012年，法國(guó)南巴黎大學(xué)Moussa科研小組將富勒烯混合在橄欖油中進(jìn)行喂食小鼠實(shí)驗(yàn)，小鼠服用7個(gè)月后，不但沒(méi)有出現(xiàn)中毒等不良反應(yīng)，而且壽命有延長(zhǎng)現(xiàn)象，與喂食水的小鼠相比，壽命從38個(gè)月延長(zhǎng)至58個(gè)月，與喂食橄欖油（為添加富勒烯）小鼠相比，壽命從58個(gè)月延長(zhǎng)至66個(gè)月。

在化妝品領(lǐng)域，作為一種極強(qiáng)的抗氧化物質(zhì)，富勒烯在進(jìn)入肌膚后就猶如一塊海綿，將自由基吸附到表面，它可在人體肌層內(nèi)長(zhǎng)期穩(wěn)定存在，持久發(fā)揮抗氧化能力，持續(xù)狙擊自由基，保護(hù)人體細(xì)胞，具有較好的美白、祛皺、保濕、祛痘、緊致毛孔、抗發(fā)炎、護(hù)發(fā)生發(fā)等功效。富勒烯作為化妝品中的鉆石級(jí)成分，最初應(yīng)用于日本護(hù)膚領(lǐng)域，在短短幾年，富勒烯在日本護(hù)膚領(lǐng)域的產(chǎn)品就達(dá)到345款，覆蓋87個(gè)廠家。2014年6月30日，原國(guó)家食藥總局發(fā)布的《已使用化妝品原料名稱目錄》（第11號(hào)通告）中，第02372條化妝品原料名稱即為“富勒烯”，從此以后，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上含有富勒烯的化妝品從2014年的4款產(chǎn)品，增加到2017年的349款，每年均呈現(xiàn)幾何倍增。業(yè)內(nèi)預(yù)計(jì)，富勒烯作為一種基礎(chǔ)性美容護(hù)膚成分，隨著產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的深度推進(jìn)，其將會(huì)像玻尿酸（透明質(zhì)酸）一樣，成為眾多美容護(hù)膚產(chǎn)品的最基本配方成分，并由此誕生一個(gè)萬(wàn)億級(jí)規(guī)模的美容化妝品市場(chǎng)。

富勒烯碳納米機(jī)能液，

一種能替代傳統(tǒng)農(nóng)藥與化肥的顛覆性技術(shù)

在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，富勒烯也展現(xiàn)出了“王者風(fēng)范”。專門從事全球領(lǐng)先的富勒烯納米材料在農(nóng)業(yè)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域“產(chǎn)學(xué)研用”為一體的專業(yè)化機(jī)構(gòu)中研瑞科科技（北京）有限公司，與國(guó)內(nèi)唯一噸級(jí)優(yōu)質(zhì)富勒烯生產(chǎn)廠家——廈門福納新材料科技有限公司建立了深度合作，聯(lián)合成立富勒烯納米新材料產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)研究機(jī)構(gòu)，并聯(lián)合中科院、廈門大學(xué)、清華大學(xué)等高校專家，共同推動(dòng)富勒烯納米材料產(chǎn)業(yè)化。由研究院研發(fā)的富勒烯碳納米機(jī)能液，正在申報(bào)成為一種能替代傳統(tǒng)農(nóng)藥與化肥的顛覆性技術(shù)。

眾所周知，普通水通常是凌亂的大分子團(tuán)，分子團(tuán)處于無(wú)序狀態(tài)，因分子團(tuán)過(guò)大，導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)無(wú)法被植物吸收。而富勒烯機(jī)能液的微小分子團(tuán)水只有0.5納米，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)能輕易通過(guò)親水通道出入植物細(xì)胞。而且，小分子團(tuán)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，持續(xù)加熱后仍能保持微小分子團(tuán)結(jié)構(gòu)。

據(jù)了解，富勒烯機(jī)能液是使用特殊工藝生成具有特殊理化性質(zhì)的產(chǎn)物，具有特殊的生物活性。通過(guò)富勒烯碳納米材料作為催化劑再處理技術(shù)，使其具備不同用途的功能性，從而達(dá)到促進(jìn)植物生長(zhǎng)、防治病蟲(chóng)害、滅菌抑菌等效果，起到提高糧食、果蔬的產(chǎn)量及增強(qiáng)營(yíng)養(yǎng)成分等作用。目前，已研發(fā)成功植物促生長(zhǎng)、防治植物病蟲(chóng)害、土壤環(huán)境修復(fù)、綠色畜牧養(yǎng)殖業(yè)四個(gè)大類20余項(xiàng)產(chǎn)品。為了驗(yàn)證富勒烯機(jī)能液對(duì)農(nóng)作物的作用，中研瑞科科技（北京）有限公司在長(zhǎng)達(dá)四年時(shí)間內(nèi)做了大面積、多種農(nóng)作物的試驗(yàn)，取得了令人振奮的效果。

2021年3月15日-6月3日，公司與國(guó)家農(nóng)作物品種展示示范中心合作在山東濟(jì)南農(nóng)耕示范園進(jìn)行富勒烯機(jī)能液對(duì)品種西瓜增產(chǎn)及病蟲(chóng)害防治的種植試驗(yàn)，試驗(yàn)報(bào)告表明，富勒烯機(jī)能液對(duì)西瓜根線蟲(chóng)病具有很好預(yù)防和防治效果，期間也預(yù)防了其他病蟲(chóng)害的發(fā)生。通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)，使用富勒烯機(jī)能液的西瓜植株長(zhǎng)勢(shì)良好，處理組比對(duì)照組增產(chǎn)16%，平均單瓜重量增加15%，而且不僅產(chǎn)量增加，西瓜的口感也更加酥脆、爽口。在使用富勒烯機(jī)能液后，西瓜糖度達(dá)到17%，創(chuàng)造了西瓜糖度最高記錄，有效地提高了西瓜的品質(zhì)。在使用第二次后，可見(jiàn)明顯的保花、保果、促生長(zhǎng)的效果，最主要的是解決了地下根線蟲(chóng)病害的問(wèn)題，解決了園區(qū)內(nèi)第一大難題。

2021年5月4日至今，公司與北京藝園綠澤科技有限公司合作，在北京延慶區(qū)300畝有機(jī)農(nóng)業(yè)種植基地進(jìn)行富勒烯機(jī)能液對(duì)辣椒、茄子、西紅柿、葡萄、玉米等品種提高品質(zhì)、增加產(chǎn)量、防治多種病蟲(chóng)害的種植試驗(yàn)。在不施用任何化肥、農(nóng)藥的情況下，試驗(yàn)報(bào)告表明，富勒烯機(jī)能液對(duì)以上作物病蟲(chóng)害具有很好的防治和殺滅效果，杜絕了農(nóng)藥殘留。使用富勒烯機(jī)能液的大棚蔬菜和葡萄、玉米等作物長(zhǎng)勢(shì)良好，處理組比對(duì)照組增產(chǎn)30%左右。另外，針對(duì)當(dāng)前大棚蔬菜生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)不良的情況，還研制出植物營(yíng)養(yǎng)液，配合富勒烯機(jī)能液使用，結(jié)果顯示能夠有效地促生長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模增加產(chǎn)量。

2021年5月10日-9月10日，公司與河北省農(nóng)林科學(xué)院植物保護(hù)研究所合作，在河北省保定市安國(guó)市大南流村進(jìn)行富勒烯（藥基）機(jī)能液防治川芎蚜蟲(chóng)和白術(shù)根腐病田間試驗(yàn)。試驗(yàn)報(bào)告表明，富勒烯（藥基）機(jī)能液對(duì)川芎蚜蟲(chóng)和白術(shù)根腐病具有很好的預(yù)防和防治效果，通過(guò)田間觀察，使用富勒烯（藥基）機(jī)能液的植株株高及產(chǎn)量均明顯高于對(duì)照組。

2021年7月4日-10月18日，公司與青島農(nóng)業(yè)大學(xué)王建政教授合作，在山東乳山市進(jìn)行富勒烯機(jī)能液對(duì)75畝生姜提高品質(zhì)、增加產(chǎn)量、治療線蟲(chóng)病的種植試驗(yàn)。試驗(yàn)報(bào)告表明，富勒烯機(jī)能液對(duì)生姜根線蟲(chóng)病具有很好的預(yù)防和防治效果，能夠有效防治生姜的病蟲(chóng)害。通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)，使用富勒烯機(jī)能液的生姜長(zhǎng)勢(shì)良好，處理組比對(duì)照組增產(chǎn)38%，平均畝產(chǎn)超過(guò)2萬(wàn)斤。

總的來(lái)說(shuō)，富勒烯機(jī)能液具有以下幾方面的作用：一是開(kāi)創(chuàng)了植物病蟲(chóng)害防治新途徑;二是可以替代化肥，避免農(nóng)產(chǎn)品存在農(nóng)藥殘留，同時(shí)有利于減輕農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染;三是獨(dú)家的物理電離殺毒滅菌和光能轉(zhuǎn)化技術(shù)，可以促進(jìn)植物生長(zhǎng)，且投入成本遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)農(nóng)藥、化肥;四是突破了有機(jī)農(nóng)業(yè)技術(shù)的瓶頸，解決了有機(jī)農(nóng)業(yè)產(chǎn)量過(guò)低和成本過(guò)高的問(wèn)題。

現(xiàn)如今，隨著人們對(duì)綠色有機(jī)食品的認(rèn)可度越來(lái)越高，綠色有機(jī)食品迎來(lái)了發(fā)展良機(jī)。同時(shí)，為了提高農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量，近年來(lái)國(guó)家不斷加大對(duì)化肥、農(nóng)藥的使用限制，2015年以來(lái)，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部組織開(kāi)展化肥農(nóng)藥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)，截至2020年底，我國(guó)化肥農(nóng)藥減量增效順利實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)，化肥農(nóng)藥使用量顯著減少、利用率明顯提升，促進(jìn)種植業(yè)高質(zhì)量發(fā)展效果明顯。在這一背景下，安全、有機(jī)的富勒烯機(jī)能液必將大有前途。