浙大團隊為全球氧化石墨烯“定標准”
助力“新材料之王”從實驗室走入“尋常百姓家”
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收藏有沒有這樣一種材料,比鋼還強、比銅還導熱、比任何材料都薄?
答案是石墨烯。
近日,由浙江大學高分子科學與工程學系求是特聘教授、博士生導師高超團隊牽頭制定的氧化石墨烯國際標准,正式由國際電工委員會(IEC)發布,全球的氧化石墨烯有了統一的“技術語言”。這也是中國在石墨烯高端材料領域,首次牽頭制定國際標准。
“說起石墨烯,大家總覺得它是‘藏在實驗室裡的高精尖’,離生活很遠﹔現在我們通過產學研合作,讓它走進內衣、家紡,變成老百姓能觸摸到、用得上的好東西。”在杭州國際石墨烯博覽館內,高超接受採訪時說。
從貼身衣物到床上用品,這些平日裡最尋常的物品,如今都被注入了“新材料之王”的基因,這之中究竟藏著什麼樣神秘的“黑科技”?

“多才多藝”的碳材料
提到石墨烯,很多人會被“納米材料”“諾貝爾獲獎技術”等標簽吸引,覺得它高深莫測。其實,石墨烯一點都不“高冷”,它本來就存在於自然界。高超說,它本質上就是一種碳材料,和我們日常用的鉛筆芯、電池負極的石墨,同屬一個“家族”。“如果把石墨比作一本書,那石墨烯就是這本書裡的一頁紙,薄到隻有一個原子厚,是目前已知最薄的材料。”高超說。
最初,石墨烯是科學家用膠帶反復粘貼、撕扯石墨得來的,這種看似非常簡單的實驗方法雖然証明了它的存在,卻很難量產。直到氧化石墨烯技術的突破,才讓這種神奇材料走進大眾生活——氧化石墨烯好加工、易分散,能輕鬆融入纖維,這也是它能用於服裝、家紡的關鍵。

很多人好奇,石墨烯為什麼能用到內衣、被子裡,其實靠的是它“多才多藝”的特性:它的導熱、導電性能極佳,光學特性突出,還能實現光、熱、電的互相轉化。
“比如冬天穿的石墨烯保暖內衣,並不是自己‘發熱’,而是能捕捉人體散發的遠紅外線,再反射回身體,相當於給身體‘鎖溫’,比普通保暖衣更透氣、更持久﹔加到被子裡,不僅能保暖,還能抗菌、抑制螨虫,解決了傳統棉被厚重、易結團的痛點。”高超說,它就像給普通材料“賦能”,讓新疆棉、化纖這些常見材質,擁有了更優的性能。

讓技術“落地生根”
“科研不能關起門來搞,解決大眾的真實需求,才是技術的價值所在。”高超從事石墨烯研究近20年,從2006年回國后,他就放棄了難以量產的物理制備方法,專注於氧化石墨烯的研發。
“Carbin Koneer酷冰酷熱”品牌的出現,成為了石墨烯專利技術民用落地的重要載體。作為以新疆棉為核心材料的國貨內衣品牌,該品牌多年來一直想突破傳統新疆棉產品的局限——讓保暖與透氣兼顧,讓天然材質更具科技感。而高超團隊的氧化石墨烯技術,恰好契合了品牌需求,雙方一拍即合,一合作就是將近10年。

高超(左)與韓洪波
“我們深耕市場多年,能第一時間捕捉消費者的痛點:比如冬天的保暖衣悶熱不透氣、棉被厚重壓身、襪子易滋生細菌等,這些需求會及時反饋給高超團隊。”該品牌創始人韓洪波說。科研團隊則根據這些需求,優化氧化石墨烯與新疆棉、化纖等混紡技術,研發出更貼合生活的產品,氧化石墨烯碳纖維專利技術也是該品牌的命名由來,是該品牌的基因所在。
有了石墨烯的加持,新疆棉能賣上更好的價格,棉農的收入也能得到保障。目前雙方已聯合研發出內褲、襪子、保暖內衣等多款產品,既保留了新疆棉的天然舒適,又融入了石墨烯的科技優勢。
更難得的是,雙方還一起做科普、樹規范。隨著合作產品入駐杭州國際石墨烯博覽館展廳,這些“黑科技”變成了看得見、摸得著的實物,向參觀者講述著石墨烯如何從實驗室走進生活。這些產品不僅展示著科技的進步,也記錄著一個國貨品牌與一支科研團隊近十年的“雙向奔赴”。
“很多消費者分不清真假石墨烯產品,我們就通過合作,讓大家了解石墨烯的真實特性,知道好的石墨烯產品該怎麼選。”高超說,這種產學研結合的模式,既讓科研成果有了落地的渠道,也讓國貨品牌有了技術支撐,實現了“1+1>2”的效果。

中國牽頭制定國際標准
“你到淘寶上搜‘石墨烯’,各種價格都有,幾塊錢的東西也說是石墨烯。”隨著石墨烯應用越來越廣,市場上出現了“魚龍混雜”的亂象,高超對此也很無奈,有的產品隻添加了一點點石墨烯,就號稱“全石墨烯產品”﹔有的甚至用普通碳材料冒充,還偽造檢測報告。
“我甚至還看過‘白石墨烯’這樣的虛假概念,石墨烯的物理本質是吸光的,不可能是白色的,這些虛假宣傳,不僅損害了消費者利益,也阻礙了產業發展。”在他看來,亂象的根源,在於沒有標准。
類似的問題也困擾著全球石墨烯產業:同樣是“氧化石墨烯”,不同廠家生產的,片層大小、氧化程度、缺陷密度可能天差地別。有時候就連同一個廠家,這一批和下一批的產品也不一樣,這讓下游企業怎麼用?

2020年,高超團隊就開始著手制定相關標准。就在今年3月,由杭州高烯科技有限公司主導、聯合國內外多家科研機構制定的氧化石墨烯國際標准,正式由國際電工委員會(IEC)發布。
這一標准明確了氧化石墨烯的定義、關鍵特性和檢測方法,統一了全球范圍內的“技術語言”。今后,無論是生產、檢測還是交易,都有了明確的依據,能有效終結市場亂象。“以前都是國外制定標准,我們跟著走﹔早在2019年我們就有了全球第一條氧化石墨烯量產線,有了成熟的技術,就能牽頭制定標准,讓世界跟著我們的規則走。”高超表示。
來源:杭州新聞
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