自2010年，英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫教授捧起諾貝爾物理學(xué)獎的那一刻起，石墨烯一舉成為舉世矚目的新材料。
近年來，石墨烯在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，石墨烯制備高性能紡織纖維及進行紡織品功能整理也漸成行業(yè)研究熱點。
石墨烯纖維具有抗菌、抗螨蟲、抗熱、抗切割、抗靜電、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)用于面料、服裝、家紡、針織等紡織品。3月15-17日，在上海舉行的中國國際紡織紗線展覽會上，“中國智造”的石墨烯纖維引起業(yè)界關(guān)注。
石墨烯“輕應(yīng)用”受關(guān)注
許多專家表示，目前，石墨烯的應(yīng)用分為重應(yīng)用和輕應(yīng)用兩種，重應(yīng)用需要大量資金的投入和較長周期的開發(fā)，從而根本上借助石墨烯單層原子優(yōu)勢替代傳統(tǒng)材料，比如石墨烯在電池、半導(dǎo)體芯片等領(lǐng)域的應(yīng)用，但這類應(yīng)用受限于目前的技術(shù)和產(chǎn)量無法迅速普及，大多還停留在實驗室階段。
而石墨烯的輕應(yīng)用是面向民用的、可以快速實現(xiàn)產(chǎn)品化并能夠給消費者帶來較高性價比的應(yīng)用，比如石墨烯發(fā)熱和過濾。值得一提的是，目前已有企業(yè)將石墨烯應(yīng)用到紡織領(lǐng)域。
石墨烯具有優(yōu)異的抗菌性能、低溫遠(yuǎn)紅外功能，將石墨烯整理到織物上，即可制備抗菌織物。相對于傳統(tǒng)的無機、有機抗菌劑，石墨烯基本沒有細(xì)胞毒性，更適合與人體皮膚直接接觸，具有親膚養(yǎng)膚的作用。
蘭州大學(xué)教授拜永孝介紹說，石墨烯織物是指石墨烯材料與普通紡織品有效結(jié)合，在保持紡織品各項基本性能的同時，具有石墨烯某一種或幾種獨特性質(zhì)的紡織產(chǎn)品。石墨烯紡織品在導(dǎo)電、防輻射、防紫外線、抗菌、特殊防護和智能織物等領(lǐng)域都有巨大的應(yīng)用前景。
目前已有家紡企業(yè)開始將石墨烯進行產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，并成功制造出集超強低溫遠(yuǎn)紅外、抗菌抑菌等多種功能于一身的石墨烯健康產(chǎn)品，在改善微循環(huán)、促進新陳代謝方面起到了至關(guān)重要的作用。
智能紡織領(lǐng)域大施拳腳
據(jù)業(yè)內(nèi)人士透露，石墨烯在智能紡織品領(lǐng)域也大有發(fā)展。之所以選擇將石墨烯應(yīng)用到智能紡織領(lǐng)域是看重了石墨烯良好的導(dǎo)熱性，由于石墨烯的電熱轉(zhuǎn)換效能可達99%，與其他發(fā)材料相比有絕對的優(yōu)勢;其次，傳統(tǒng)的電阻絲發(fā)熱，容易發(fā)生短路著火、遇水連電不安全、人體舒適感低等情況。把石墨烯嵌入到纖維結(jié)構(gòu)，捻線織成的布可支持3.7V安全電壓，并可根據(jù)情況通過App控制升溫速度及溫度。就用戶體驗來講，提升了安全性及舒適度。除了發(fā)熱速度快之外，其在發(fā)熱均勻度、發(fā)熱效率方面比碳纖維和電阻絲要優(yōu)秀一些。而作為石墨烯紡織物的柔軟、不怕折疊、可水洗的特性就更勝一籌。
中國紡織品商業(yè)協(xié)會新技術(shù)推廣應(yīng)用中心主任王黎明介紹，在紡織行業(yè)，國內(nèi)企業(yè)已研制出石墨烯復(fù)合纖維，并實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，目前處于國際領(lǐng)先地位。
“據(jù)我所知，美國還沒有企業(yè)生產(chǎn)石墨烯復(fù)合纖維，他們把精力集中在航空航天、儲能電池等更尖端的領(lǐng)域。而我國是紡織大國，又具有較強的科技實力，所以研制石墨烯復(fù)合纖維無可厚非，而且具有很大的應(yīng)用價值。”王黎明說。
產(chǎn)業(yè)化剛剛起步
但專家認(rèn)為，石墨烯復(fù)合纖維的產(chǎn)業(yè)化，在我國還剛剛起步。因此，當(dāng)南通強生石墨烯科技有限公司(以下簡稱強生)在此次中國國際紡織紗線展覽會上的技術(shù)和產(chǎn)品甫一展出，就引起了不少關(guān)注。
強生從2009年開始，成立了由來自美國、歐盟和中國的科學(xué)家組成的研發(fā)團隊，專注石墨烯產(chǎn)業(yè)化和后續(xù)應(yīng)用研究。經(jīng)過八年多的深入研究，其在單層石墨烯的工業(yè)化制備和石墨烯復(fù)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，其中最大的一項突破在于石墨烯原料成本大幅下降。
“我們在決定開發(fā)石墨烯產(chǎn)業(yè)時，就堅定一定要把原料掌控在自己手里。”南通強生董事長沙曉林告訴記者，當(dāng)年剛開始進入石墨烯領(lǐng)域時，原料要從美國進口，“價格要每克500元，比黃金還貴。如今，每克只需要1元。”
強生歷時多年研究成功的全球最新石墨烯原料制備技術(shù)，最大的進展在于采用常溫常壓的插層—剝離生產(chǎn)工藝，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。“這也是我們顛覆原料成本的關(guān)鍵所在。”沙曉林說。
沙曉林表示，強生不僅掌握了讓石墨烯纖維飛入尋常百姓家的國際尖端技術(shù)，更要把目光瞄準(zhǔn)了打造國際石墨烯品牌的長遠(yuǎn)夢想。
目前，強生已擁有一條年產(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，正在規(guī)劃建設(shè)年產(chǎn)100噸的石墨烯原料生產(chǎn)線，也計劃于今年5月投入生產(chǎn)。
中國是世界紡織大國，年產(chǎn)各種纖維近5000萬噸，化纖產(chǎn)量占世界總量的70%，滌綸、錦綸等常規(guī)品種的技術(shù)、規(guī)模都是世界領(lǐng)先，但因普遍存在同質(zhì)化嚴(yán)重、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性過剩等問題，導(dǎo)致近年來行業(yè)效益不高，常規(guī)化纖等傳統(tǒng)行業(yè)轉(zhuǎn)型已迫在眉睫。
近年來，強生把開發(fā)和應(yīng)用石墨烯復(fù)合纖維作為石墨烯應(yīng)用的突破口和制高點，因此，強生石墨烯把研發(fā)石墨烯復(fù)合功能纖維和產(chǎn)業(yè)化作為最重點的課題和任務(wù)，并且提出了“7+7”發(fā)展規(guī)劃，即開發(fā)7種與常規(guī)化纖復(fù)合的纖維、7種與特殊纖維復(fù)合的纖維。
目前，強生石墨烯復(fù)合錦綸、滌綸、氨綸已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，石墨烯復(fù)合高強聚乙烯、芳綸、碳纖維等高端復(fù)合纖維的研發(fā)也已取得重要進展。石墨烯復(fù)合功能纖維的廣泛推廣和應(yīng)用，將對我國紡織產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級起到推進作用。
比如，強生凱瑞石墨烯復(fù)合纖維具有優(yōu)異的抗菌抑菌功能：不僅對大腸桿菌、金色葡萄球菌、革蘭氏細(xì)菌24小時滅菌率達到99.9%，還具有超強的抗螨滅螨功能。強生凱瑞石墨烯復(fù)合纖維24小時滅螨率達到95%的一級標(biāo)準(zhǔn)(三級為60%、二級為80%)，以及強力的遠(yuǎn)紅外發(fā)熱功能、超強的抗紫外功能和抗熱耐磨功能。
中國石墨烯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟教授李義春表示，目前我國石墨烯產(chǎn)業(yè)炒作多、產(chǎn)業(yè)化少，加快石墨烯產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用是關(guān)鍵中的關(guān)鍵。為此，強生石墨烯一方面在石墨烯原料生產(chǎn)技術(shù)上不斷深入研發(fā)，在大幅提升質(zhì)量的同時，大幅降低成本。目前，強生石墨烯成本已降至國外產(chǎn)品的三十分之一。同時，借助石墨烯原料的低成本優(yōu)勢，在復(fù)合纖維價格上，更加貼近中國紡織纖維市場的需求。
當(dāng)前，作為新鮮事物，“石墨烯用于紡織原料也需要制定市場準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)。”王黎明表示，石墨烯“民用化”的國家標(biāo)準(zhǔn)正在推進中。
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