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前瞻者说 | 烯旺引领产业启航:用石墨烯改变世界,用烯时代创造未来

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 April Ye • 2021-12-13 17:30:00 来源:前瞻网 E33122G2
100大行业全景图谱

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地球上的物种庞杂繁复,但所有的生命都起源于一个共同的基础,那就是碳元素。碳就像一个连接器,以共价键的形式与其他原子结合形成碳链,各种碳链组成的不同分子又形成了身体的各种物质。因此,我们常说碳元素是生命的起源。

也正因为其是生命的起源,人类对于碳元素的探索从未止步,每一次关于碳的突破都备受科学界的瞩目。

2004年,英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功从石墨中分离出了单层石墨烯。这种独特的单原子层六边形蜂巢结构的材料在诞生之前一直被认为是不存在的。相当一部分物理学家认为:热力学涨落不允许任何二维晶体在有限温度下存在。因此,石墨烯的诞生注定自带不平凡的“主角光环”。它开启了人们向生命更深处探索的大门。

毫不夸张地说,谁能掌握石墨烯,谁就必将领略这扇大门背后风光无限的新世界。如今,新世界的希望正照耀在烯旺上。

新一期的《前瞻者说》有幸邀请到了烯旺科技(以下简称“烯旺”)的冯欣悦总经理。她将以前瞻者的身份带领我们走进这个新世界,一同领略石墨烯的无穷魅力。

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一、石墨烯产业化应用的康庄大道

石墨烯是世界上最薄、最好的导电和导热材料,是人类目前已知强度最高的物质,具备极高的透光性和柔韧性。因此,石墨烯拥有“最完美材料”的美誉。不过分地说,21世纪必是石墨烯的时代,它在不同领域的应用将掀起一场又一场翻天覆地的革命。

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烯旺科技是目前国内率先实现石墨烯产业化应用的企业,将石墨烯带入了产业化应用的康庄大道。

生命光波领导医疗领域的下一次革命

医疗领域的产业化应用是烯旺的战略重心。但选择在医疗领域发力,却带着一丝偶然性。

“清华当时有专门做碳材料研究的专家,石墨烯作为碳材料,发热时也一样会产生远红外,于是便将其拿去检测。当时的检测工作人员表示:‘我检测了一、二十年,头一次发现有一种材料产生的远红外竟可以和人体的远红外如此接近!’这是超越理疗级,达到医疗级的远红外。加之,烯旺利用石墨烯所研发出的一些护具产品收到了消费者的别样反馈,消费者称:这些护具对慢性的腰膝关节疼痛有很好的治疗作用。于是,烯旺便慢慢转向了医疗领域。”

如今,烯旺已和10余家医疗科研机构和医院开展合作,在医疗领域里取得了丰硕的成果。

这里以世界医疗难题:肿瘤治疗为例。国际医药界公认有一种绿色疗法即肿瘤热疗,利用肿瘤不耐热的原理,把温度提高到42℃以上,将肿瘤细胞“热死”。但难点在于,如何让热量高效传输靶向渗透,又不损伤正常细胞。

2020年,来自南京医科大学的两位博士,采用了烯旺科技的柔性石墨烯器件作为远红发射源,在肿瘤医疗领域发现了一种新的无创治疗方式。研究发现,石墨烯器件发射的特殊远红外通过共振效应更容易被机体吸收,在达到温热治疗温度条件的同时不会产生明显副作用,具有明显的诱导肿瘤细胞凋亡的能力,可显著抑制三阴性乳腺癌细胞在裸鼠体内的恶性增殖及转移。这一成果被美国生物医学顶级期刊《Advanced Therapeutics》(先进医疗) 作为封面论文发表。

烯旺发明的石墨烯透明导电发热膜通电发热后,辐射的远红外线波长的范围集中在6μm -14μm(该区间的远红外常被誉为“生命光波”),与人体自身所产生的几乎一致,这意味更容易和人体达到同频共振,从而将烯旺石墨烯电热膜产生的能量输入至人体内部,经医疗研究发现,具有良好的医疗价值及前景。

例如:石墨烯热疗能改善甲状腺结节、石墨烯护膝能治疗膝关节骨性关节炎、石墨烯护腹腰带能缓解痛经等等。

据冯总透露,“烯旺目前已经取得了第一批的医疗器械证,第二批医疗器械证也有望在年内取得。”

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助力实现双碳目标,积极迈向“3060”

近几年来,日益严重的气候异常现象,使人类无法再忽视二氧化碳等温室气体的排放和全球气候变化之间存在的直接关系。如若对碳排放不加以控制,地球温度极有可能上升到2℃以上,全球将发生不可逆转的灾难,我们赖以生存的生态环境和家园将发生翻天覆地的变化。

因此,世界各国提出要减少碳排放,共同努力将升温控制在1.5摄氏度之内。我国作为最大的发展中国家,承诺到2030年实现“碳达峰”、到2060年实现“碳中和”。

为实现双碳目标,清洁供暖便是大势所趋。

长期以来,我国的能源结构以煤为主,尤其是北方部分地区冬季大量消费散煤取暖,不仅消耗了大量煤资源,更造成了持续的重度雾霾现象。

为此,我国政府已出台一系列政策支持电采暖的推广与应用,例如:峰谷电价政策、电能替代政策等等。

环境提质升级的要求以及国家政策的有力推动,让石墨烯电供暖迎来了历史契机。

据介绍,烯旺的石墨烯水暖热源系统、石墨烯空气能热泵系统、石墨烯地暖瓷砖、石墨烯直热式电暖器等等,既充分保留了集中供暖的优势,还转变了传统的高能耗、重污染的取暖方式,具有以下几方面的优良特性:

1. 热损失小,电热转换率更高;

2. 更加节能环保:供暖端不产生污水、有机废气、废料等污染物;

3. 使用寿命更长,成本更低;

4. 更加智能:单独户室温度控制,可达到住户对溫度的人性化要求;针对集中采暖无法控温,人员外出无法关闭造成资源浪费问题,这种石墨烯水暖设备则可以进行分区、分时控温。

“烯旺科技的产品一推出市场,就受到北方地区尤其是东北地区的广泛好评,目前已和东三省的一些城市形成战略合作关系。”

为助力双碳目标的实现,除了石墨烯电采暖,还有一重磅杀手锏——超级铜。

7月1日,中车研究院“超级铜”中试试验线成功搭建,其采用的石墨烯原料正来自于烯旺科技旗下的格菲电子。

冯总表示:“超级铜其实是传统金属铜和石墨烯制成的新型复合材料,因为添加了石墨烯,导电性比原来提高了12%。如果全国的电缆都换成超级铜材料,那么全国每年可以节约出一个葛洲坝的电量(约185亿度)!”

二、追求专业 誓不罢休 一家真正做石墨烯的企业

除了上述在医疗领域以及供暖领域所取得的成就,烯旺科技在美容、发热服饰、供暖和涂料等多个领域也创造出了无限可能。

如今,很多产品仿佛都和石墨烯搭边,但事实上,石墨烯的门槛远比我们想象的高得多。

欧盟、中国以及石墨烯产业联盟标准一致认定:石墨烯是单层的,通常被称为单层石墨烯。超过10层的,那叫石墨。也只有层数越少的石墨烯,才具备越优异的性能。

因此,从材料构成上看,石墨烯的确不值钱,但要能制备出有优异性能的单层石墨烯却难于上青天。

在海姆和诺沃肖洛夫用透明胶带粘出石墨烯获得诺贝尔物理学奖之前,他们曾让一位博士用最好的抛光机研磨石墨,但磨了三年,最薄的石墨片仍然厚达10微米,相当于1000层石墨烯。

冯总称:“工业上能批量制备石墨烯的方法只有一个:即化学气相沉积法。但这个方法需要较高的技术门槛和专业的工人。烯旺成立6年来,在石墨烯的制备上其实也走过不少弯路,一开始的良品率可能只有60%,后经过工艺的不断改良,工人技术水平的不断提高,目前的良品率已经达到95%以上。”

据了解,目前仅烯旺旗下格菲电子等少数企业能实现石墨烯的规模化制备。因此,市场上真正的石墨烯产品少之又少!

针对市场上充斥的各种假冒伪劣产品,冯总也表达了自身的困扰:打着“石墨烯”概念的“山寨货”,让消费者无法在众多产品中很好地分辨真与假,对石墨烯的误解太多。但事实上,真正的石墨烯产品由于其具有优异的性能,可以在医疗领域等发挥重要价值。

因此,冯总也希望:“有更多良心企业真正致力于石墨烯的应用,而不是拿这三个字做噱头。国家层面则是尽快完善行业标准,并贯彻实施。”

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三、“烯”旺之火 可否燎原?

石墨烯优异的物理化学性能一方面激发着科研热情,另一方面也掀起了产业化的浪潮。但石墨烯的产业化之路并非一帆风顺。

在此次采访中,冯总认为,石墨烯产业化最大的难点在于:“由于石墨烯本身是一个可以应用至很多行业的材料,懂石墨烯材料的人往往对其他行业不够了解,在其它行业有所建树的人却对石墨烯缺乏了解,因此石墨烯的产业化一定是一个长周期、大投入、二次研发的过程。二次研发需要各个行业的专家和石墨烯行业的专家充分互动,达成新的应用。难点就在于二者的结合。很多大的有实力的公司不见得非常关注一个新的技术,或者不一定愿意为这个新的技术研发投入较大的精力。”

冯总的父亲,我国石墨烯产业奠基人冯冠平教授曾表示:十年来,中国的石墨烯论文和专利数量虽已位居全球首位,但是很多论文和专利难以转化其应用,主要问题是科技界和产业界结合不紧密,科技成果转化渠道单一。当前我国石墨烯仍处于产业化突破阶段。

石墨烯作为一种原料,必须结合不同应用场景去解决各行各业中的问题,才是真正的实现转化。只有产品性能因添加石墨烯而改善,它就是一个好产品,才有可能得到消费者的热爱,得到市场的认可。

这也是为什么冯教授在推出“纯石墨烯发热膜”这一技术后,没有停留在卖技术、卖专利的层面,而是选择将其交给消费者、交给市场。

也许,我国的石墨烯产业化之路仍然任重而道远。但我们也欣喜地看到,烯旺科技凭借这一理念,不断研究消费者需求,打磨生产工艺、进行时尚设计,将石墨烯融入至人们的日常生活中,为石墨烯找到了市场机遇,扛起了中国石墨烯产业化的大旗!

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