有这样一种材料:它是引领新一轮全球高科技竞争和产业变革的战略新兴材料,被称为“新材料之王”;作为目前人类发现的厚度最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料,它被材料科学家亲切地称为“黑金”。对,它就是石墨烯。
从实验室走出来的石墨烯,经过科技成果转化,现已成功应用到航天、工业等各个领域。接下来,就随记者一起见证石墨烯材料的“蜕变”之路。
石墨烯口罩一个顶十个
石墨烯是一种由碳原子组成的六角形二维碳纳米材料,具有厚度最薄、强度最高、透光最好、导电最好、导热最好等几大特性,如果和A4纸比较,那么单层的石墨烯厚度仅仅是A4纸厚度的一百万分之一。
疫情初期,科研人员利用石墨烯技术优势成功研发出新型石墨烯口罩,并在短时间内打造出20条口罩生产线,其中一条生产线就坐落在位于海淀的北京石墨烯产业创新中心。
据介绍,石墨烯口罩是在构成普通口罩的纺粘无纺布之间的关键过滤层中,创新应用了新型石墨烯聚丙烯熔喷布材料,石墨烯熔喷布具有单向透气功能,在呼气时比传统熔喷布透气性更好,过滤性更强。
传统口罩的有效使用时间为4小时,4小时后过滤功能会明显降低,新型石墨烯口罩的使用时间超过48小时,是传统口罩的12倍以上,且新型石墨烯口罩在连续佩戴48小时后过滤效能仅降低4%。
研制之初,科研人员在石墨烯环境净化材料技术的基础上,加速研发石墨烯聚丙烯材料和石墨烯熔喷布材料及石墨烯熔喷专用设备,从策划、研制到实现批产仅用了25天时间,打通了石墨烯在生物医疗防护和环境净化领域的应用链条。“现在这条生产线的日产值是7万余只,有医用蓝口罩、白色清凉款和kn95型三种类型,每只口罩都通过了严格质检。”石墨烯口罩生产部负责人苏可介绍。
石墨烯研发+产业扎根海淀
科技成果从一个想法的产生到最终落地,需要经历多少环节?市场需求、场地空间、资金储备,环环相扣,缺一不可。为全方位开展石墨烯基础研究和产业化核心技术研发,推动中国石墨烯产业健康、快速发展,年10月25日,北京石墨烯研究院注册成立。
为更好解决一批制约行业发展的共性关键技术瓶颈,推广一批驱动行业创新发展的新型通用技术,创制一批核心技术知识产权和标准,产出一批世界级的创新成果,年5月,北京石墨烯研究院与北京石墨烯技术研究院有限公司、石墨烯产业联盟共同发起成立北京石墨烯产业创新中心,落地海淀。
“中国有着最庞大的石墨烯基础研究队伍和最活跃的产业化应用团队,但这两条线的交集还不多,北京石墨烯产业创新中心的成立,是促进这两条线结合的一个很好起点。”中国科学院院士、北京大学化学与分子工程学院教授刘忠范在北京石墨烯产业创新中心授牌仪式上如是表述。截至目前,北京石墨烯产业创新中心已开展了石墨烯与金属材料、橡胶材料等多个产业链的应用技术研究。经过成功转化,该技术已在多个领域发挥重要作用。
让“神奇”石墨烯走进百姓家
由于石墨烯具有不寻常的特性,媒体将它称为“神奇材料”。如今,这个“神奇材料”将逐步走进寻常百姓家。
“烯集地”,是由北京石墨烯技术研究院、北京空天君融科技园与北京创新爱尚家科技股份有限公司联合孵化的石墨烯科技品牌,核心致力于石墨烯高科技材料在军民产业中的应用。
军用领域方面,包括石墨烯热管理技术在军用服装装备上的应用,石墨烯航空铝电缆技术在航空航天领域的应用,石墨烯轴承钢技术在军用轴承等产品上的应用等。
民用领域方面,石墨烯系列科技产品场景体验店孕育而生,以线上线下相结合的方式进行品牌推广与产品销售,目前已在中关村科学城四季科创中心、北京空天君融科技园、中关村新兴产业基地等同步开启“烯集地”产品体验馆。在体验馆,可见石墨烯口罩、石墨烯热敷理疗护具、石墨烯发热马甲、石墨烯健康家居家纺等产品。
最近发布的“十四五规划建议”中指出,将加快壮大新一代信息技术、生物技术、新能源、新材料等战略新兴产业。可以预见的是,一方面,以石墨烯为代表的前沿新材料的产业创新能力将不断提升;另一方面,随着科研成果转化的不断落地,也将有更多新材料走出实验室,走进人们的生活。