圣泉集团：国际首创生物质石墨烯

8月21日，在山东的一家企业，一黑一灰两个身着石墨烯改性纤维服装的模特格外显眼。公司董事长唐一林拿着试验用的灯泡，放到服装上，电源接通，灯泡亮了，证明石墨烯改性纤维服装的确具有导电性。这个看似简单的小实验，标志着圣泉集团在全球首创以植物秸秆为原料生产生物质石墨烯并率先实现工业化应用，相继研发出具备远红外、抗紫外、防静电、持久抑菌、吸湿透气等功能的石墨烯改性纤维及服饰后，在生物质石墨烯研发应用上又取得一项重大突破。

济南圣泉集团股份有限公司（下称“圣泉集团”）的这些成果，堪称是圣泉乃至国家制造业发展的新动能。近日，国家对这项产业新动能，给予了认可和支持。国家工业和信息化部于8月17日对外公布发函支持由济南圣泉集团牵头，联合产业链上相关单位筹建中国石墨烯改性纤维及应用开发产业联盟。“目前该联盟正在加紧筹建，并将于近期宣告成立”。唐一林在向大众网记者透露这一阶段成果时，感慨地说，科技创新不易，跨界融合更难，这项创新成果——生物质石墨烯一头牵着农业，一头连着纺织服装业，中间还有若干个传统行业，一旦获得广泛应用，对国家和人们的生活方式或将产生巨大变革。

1.在为一堆废弃物寻找出路时，

开创了以生物质为原料制备石墨烯的先河

圣泉集团，是位于济南章丘区的一家民营企业，一直致力于高端新材料的研发制造，每年推出的创新成果和专利不计其数。而这些创新成果的原材料只有一个，就是被农业和农民视为下脚料的玉米芯。如今，圣泉集团已实现植物秸秆全组分100%利用，1吨植物秸秆可生产出成1吨高附加值产品。

“创新是圣泉发展的灵魂和生命线，复合新材料领域是圣泉集团转型发展的主要方向。”圣泉集团董事长唐一林说，30多年来，公司着重突出新材料的战略地位，专注研究和开发产品性能，将原材料和各种添加物混合，不断调整和改进新的性能。就是这样，经过7年反复试验研制，圣泉集团成功地从玉米芯秸秆中提炼出生物质石墨烯。

圣泉集团将玉米芯中的半纤维素、木质素、纤维素等分级利用，形成了多条秸秆资源利用产业链。

其中，半纤维素一方面用来生产木糖；另外还可以生产糠醛，进一步生产糠醇、呋喃树脂。木质素部分经过基团改性生产可生物降解塑料袋、地膜，解决白色污染问题；经过改性的木质素代替苯酚生产生物基酚醛树脂以及生物基呋喃树脂；木质素经过磺化生产染料分散剂、沥青乳化剂、炭黑粘结剂、建筑材料减水剂等功能性材料。

只有纤维素部分，一直未找到合适的应用方向，一度被视为“废弃物”。

“一次和中科院专家的交流，启发了我利用这些废弃物来生产‘黑金’的想法。”唐一林口中的“黑金”，正是引发世界各国研究热的石墨烯。

2004年，安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功地从石墨中分离出石墨烯，证实石墨烯可单独存在。两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。自此，石墨烯在产业界的“热度”一发不可收拾。因具有优良的光、电、力学等性能，石墨烯被称为“新材料之王”、“超级材料”等。

“海姆能从石墨中分离出石墨烯，也有人从含碳的气体中生产出石墨烯，那作为同样含碳的材料——玉米芯纤维素，能不能制备出石墨烯呢？”中科院专家为唐一林指出的思路，让他和圣泉集团开始了漫长的生物质石墨烯科研和生产过程。

那么，谁又能研制石墨烯呢？因为石墨烯科研课题太前沿，圣泉集团也是第一次接触，这个问题显然在公司里找不到答案。经过多方寻找，2014年6月，圣泉集团找到了黑龙江大学付宏刚教授长江学者团队，并达成了联合开发生物质石墨烯制备工艺的合作模式，由对方提供工艺配方和核心技术，圣泉负责原材料的研究、工业化大生产和应用方面的实验研究。

经过双方一年的努力，运用“基团配位组装”工艺原理制备生物质石墨烯宣告成功，在全球首创了以生物质为原料制备石墨烯的先河，并通过公司科研团队在原料、工艺流程、后处理精制等过程上的不断优化和创新，解决了石墨烯改性和分散这两大世界性难题，使生物质石墨烯具有了更加优异的性能，全球首条100吨/年生物质石墨烯工业化生产线于2015年成功投产。

这一颠覆性科研成果，究竟在国际前沿科技中居于什么地位？2017年5月12日黑龙江省科技厅组织专家对由圣泉集团和黑龙江大学联合研发的“生物质石墨烯材料绿色宏量制备工艺”进行科技鉴定，其鉴定意见的部分原文是这样写的：在国际上首次实现了生物质石墨烯材料的宏量制备、工业化生产和石墨烯纤维制品的商业化，达到了国际先进水平，属国际首创。

2.在回答一个世界性难题时，

史上第一次把石墨烯应用到了纺织服装并产业化

近年来，石墨烯研究在全球持续升温。但目前真正高质量的石墨烯产业化应用却一直是个世界性难题。记者了解到，由于石墨烯制备成本过高，导致许多有价值的应用被挡在了门外。

很多人认为，石墨烯在芯片、显示器等方面的应用才真正发挥了石墨烯材料本身的作用，再加上能在芯片研发领域执牛耳的机构都是世界上高端电子制造业巨头，这些领域被称为“高端应用”；而把石墨烯加入涂料或纺织品里，技术相对容易，进入门槛低，则称为“低端应用”。

然而业内人士认为，产业界不会按照科学家的理想来做。究竟谁能找到石墨烯独一无二的应用，仍是未知数。真正做产业的人不会计较这些争论。“我们不能神化石墨烯。如果它能对某些产业有技术推动作用，就是为社会、经济作贡献了。”

生物质石墨烯浆料

圣泉集团显然就是这样做的，有史以来第一次把生物质石墨烯应用到了和每一个老百姓都有关系的服装领域。“中国最缺少颠覆性技术，而颠覆性技术一旦攻克难关，应用到民生领域，或将带来颠覆性的价值回报。”唐一林对大众网记者说，圣泉集团克服各种困难，在国际上首先制备出石墨烯改性纤维，将生物质石墨烯首先应用于纺织服装领域，很有可能颠覆人们对于传统服装功能的定义。

“石墨烯应用到服装上后，服装开始有了很多新功能。”唐一林介绍，圣泉集团石墨烯内暖纤维产品经武汉产品质量监督检验所、山东省纤维检验局等多家权威机构检测显示，具有远红外、持久抑菌、防紫外、抗静电、吸湿透气等特性。

唐一林回忆说，这些功能并不是同时被发现的，而是经过数以万计的实验才得出的结论。

以远红外功能为例，当时圣泉集团只是用玉米芯纤维（生物质石墨烯的原料）做了一件衣服，发现其具有神奇的远红外功能，由此推断生物质石墨烯可能也具有这项功能，于是才有了后期国家权威检测机构对添加了1%的圣泉生物质石墨烯内暖纤维进行了检测，发现远红外辐射温升2.5℃，远高于标准的1.4℃。

在抑菌方面，圣泉集团也是在尝试中发现，由生物质石墨烯内暖纤维做出来的袜子，居然连续穿了好几天都没有臭味。后来通过采用抑菌圈法和振荡法，发现生物质石墨烯纤维的抑菌率达到90%以上，不仅可以持久抗菌，还能起到抑菌作用，切断细菌生存条件。

生物质石墨烯纱线

今年6月3日，中国纺织工业联合会组织专家对圣泉集团、东华大学、青岛大学黑龙江大学共同承担的“生物基石墨烯宏量制备及石墨烯在功能纤维中的应用”项目鉴定意见如下：该项目整体技术达到国际先进水平。

唐一林透露，经过近两年的市场研发，圣泉集团的生物质石墨烯已经遥遥走在世界前端，改变着传统的穿衣理念，将“穿衣护体”的理念向“穿衣养体”方向引领。目前，已有200余家纤维厂商与圣泉合作，服饰终端产品也越来越受到消费者认可，市场接受程度越来越好。

对石墨烯的产业化应用还将继续，唐一林介绍，下一步，圣泉集团将着力发展石墨烯超级电容和动力电池、散热器、智能服饰、医疗用品、防腐涂料、高强高模纤维等领域。

3.当遭遇嘲笑、侵权甚至抹黑时，

石墨烯团队一笑而过称没有什么能挡住创新

不被嘲笑的创新不是创新。圣泉生物质石墨烯从研制到应用，从不缺乏嘲笑甚至抹黑。

近日，有人发文质疑圣泉生物质石墨烯不是石墨烯，因“层数过厚”。

对此，唐一林对这种"抹黑式"说法给出了权威解释和证据。中国石墨烯产业技术创新战略联盟标准中明确规定石墨烯分为单层、双层和多层，多层石墨烯的定义是3-10层石墨烯，而多于10层的石墨烯确实不能称之为石墨烯。

圣泉生物质石墨烯是以生物质为原料，通过热裂解法制备的石墨烯材料，经检测机构、大专院校、科研机构等多家第三方检测机构检测结果显示其具有石墨烯的结构特征。其中，拉曼（Raman）光谱测试是表征石墨烯结构最有效的方法之一，样本拉曼光谱具有明显的G峰和2D峰，缺陷峰D峰较小，G峰和D峰的峰强比大于5，表明合成的石墨烯具有较高的结晶度且缺陷程度低；生物质石墨烯样品的透射电镜（TEM）结果显示样品整体为褶皱状的片层结构，片层尺寸为400nm~1μm，片层厚度小于10层；原子力显微镜（AFM）结果表明生物质石墨烯材料的片层高度为3.5 nm，层数为8~10层。满足联盟标准要求。

另外，生物质石墨烯的制备方法已经被中国石墨烯产业技术创新战略联盟发布的石墨烯联盟标准“石墨烯材料的术语、定义及代号”收录。

“这种质疑，其实源自信息不对称、不了解我们的生物质石墨烯。”唐一林说，一个科技创新成果对人类是否有价值、有意义，最终还要通过消费者的检验。所以圣泉要做的就是，做好自己，让老百姓体验到生物质石墨烯的神奇功能。

生物质石墨烯是否具有石墨烯的功能，个别人的猜测和质疑，一直没有停歇。

生物质石墨烯研究所相关科研人员在对生物质石墨烯面料进行检测

山东省圣泉生物质石墨烯研究院常务副院长张金柱告诉大众网记者，国防科技大学、北京大学等研究团队报道石墨烯片层表面的氧化物、碳化物、硅化物等形成一种表面等离子体增强效应，能极大的促进石墨烯对红外光的吸收，其增强幅度大于10倍以上。生物质石墨烯材料中含有的金属/非金属元素或化合物的存在不仅有利于红外光的吸收，而且还可以通过表面等离子体共振效应促进石墨烯对红外光的吸收。经国家权威检测机构，国家红外及电热产品质量监督检验检测中心按照CAS115-2005保健功能纺织品、国标GB/T18319-2001纺织品红外蓄热保暖性的试验方法、GB/T30127-2013纺织品远红外性能的检测和评价，添加1%生物质石墨烯内暖纤维的远红外法向发生率、红外吸收率、红外反射率进行了检测。结果显示法向发生率高于0.88，符合国标要求，红外辐射温升2.5℃远高于标准的1.4℃。

据介绍，圣泉集团石墨烯内暖纤维产品经武汉产品质量监督检验所、中纺协（北京）检验技术服务有限公司、中纺标检验认证服务有限公司、山东省纺织产品质量监督检验测试中心、山东省纤维检验局等权威机构检测，具有远红外、持久抑菌、防紫外、抗静电、吸湿透气等特性，获得中国保健协会“保健功能纺织品达标证书”，并通过美国FDA认证和“OEKO-TEXSTANDARD 100标准认证”。

生物质石墨烯的远红外、抑菌等功能已经应用到了内暖纤维/服饰上，而且导电浆料、防腐蚀涂料、红外增强辐射材料等具有神奇石墨烯性能的产品正在实验室研发之中。

就在最近几天，圣泉集团以生物质为原料制备石墨烯的方法已获得美国专利商标局、日本特许厅的发明专利授权。

“科技创新，是不容诋毁的。无论国家和个人，都应该像爱护自己的眼睛一样爱护他。因为我们的国家太缺颠覆性技术了。”唐一林感慨地对大众网记者说，对于嘲笑和抹黑，以及在生物质石墨烯应用路上的侵权事件，圣泉的科研团队往往选择一笑而过，因为他们知道生物质石墨烯的科研和应用对于人类的意义，他们希望在研究中把石墨烯的功能发挥到极致，并让老百姓在生活中体会到他带来的便利和健康。