新型冠状病毒正在全球肆虐，各地的人们都争分夺秒与病毒赛跑。在春天真正来临前，我们的心始终揪着悬着，不敢有丝毫松懈。
危难关头，医务人员以白衣为战袍，冲锋在一线。后方的我们密切关注着疫情动态，摩拳擦掌，跃跃欲试，恨不得有孙悟空一样的本领，化为纳米机器人钻进病毒里将其捣碎杀光！
习总书记强调，医务人员是战胜疫情的中坚力量，务必高度重视对他们的保护、关心、爱护，从各个方面提供支持保障。打赢疫情防控战要坚持向科学要答案、要方法。
2020年3月4日至12日，杭州高烯科技有限公司分三批向武汉市金银潭医院（湖北省武汉市突发公共卫生事件医疗救治定点医院）、厦门大学附属医院援鄂医疗队、浙江大学医学院附属第一医院（浙江省唯一的新冠病毒肺炎省级诊治定点医院）捐赠价值一百余万的单层石墨烯多功能康护袜和康护内裤，用黑科技产品助力医务人员取得抗疫胜利。使用者均表示这些产品抗菌防臭功能强大，有利于一线医护人员长期作战。
（图一）高烯科技向武汉市金银潭医院、厦门大学附属医院援鄂医疗队、浙江大学医学院附属第一医院捐赠
（图二）三大医院向高烯科技发来感谢信
看到这里想必大家不禁会问，石墨烯是什么？石墨烯纺织品到底有何神奇之处？高烯科技的单层石墨烯多功能康护纤维特色优势何在？又是如何研发成功的？
带着这些问题，我们专门深入采访了石墨烯纤维发明人、高烯科技创始人、浙江大学高分子系教授高超先生。他刚刚结束了浙江大学“战疫中的高分子”云端科普讲座“神奇的石墨烯基多功能康护纤维与人类健康”，
并将在3月25日面向中学生开启“神奇的石墨烯改变世界”百场线上公益科普讲座的揭幕演讲“石墨烯的诗与远方”。据悉，
该活动是由中关村华清石墨烯产业技术创新联盟和中国技术市场协会青少年科技创新工作委员会共同主办，以
“少年追梦路，‘烯’望探索行”为主题，面向全国中小学校园的青少年，开展线上科普讲座、云展馆、体验示范、线上知识竞答、创新大赛等丰富多彩的活动内容，活动坚持公益性，完全零收费，并聘请石墨烯的发现者，诺贝尔物理学奖得主，英国曼彻斯特大学Andre
Geim教授、原全国政协副主席徐匡迪院士、原科技部部长徐冠华院士，原国务院参事石定寰教授等著名科学家为顾问。
什么是石墨烯？
烯望诗云：石陶铜铁竞风流，信息时代硅独秀。量子纪元孰占优，一片石墨烯立潮头。
石墨烯（Graphene），可以理解为单碳原子片层石墨，是一种碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格排列的二维碳纳米材料。其具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和光电子器件等方面具有重要的应用前景，被认为是一种革命性的新材料。英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯，并因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。
但完美结构的石墨烯不溶解不浸润不熔化，难以加工，在许多领域的应用受到限制。氧化石墨烯因此受到越来越多的重视。单层氧化石墨烯是一种具有含氧官能团的单原子层二维大分子，一般经石墨氧化制得，通过化学和热还原，可以很方便地转变成石墨烯。在ISO标准化定义中，氧化石墨烯属于石墨烯大类。尽管结构上有缺陷，但氧化石墨烯具有诸多优点，可在水及极性有机溶剂中溶解或分散、可通过湿法加工成各种宏观材料、容易进行改性修饰掺杂、可以规模化生产等。高烯科技团队正是立足于自产的单层氧化石墨烯核心原料，成功研制出单层石墨烯改性多功能康护纤维。
单层石墨烯复合纤维同时具备六大功能
经国家纺织服装产品质量监督检验中心（浙江）、国家红外及工业电热产品质量监督检验中心等权威机构检测，高烯科技开发的单层石墨烯康护纤维同时具有六大神奇功能，即抗菌抑菌、远红外发射自暖、紫外防护、抗螨虫、负离子发生、抗静电等。同时不含金属离子，安全环保健康，属于自带康护性的第四代新型纤维。
（图三）高烯纤维可做成全生态康护纺织品及其六大功能
1.抗菌抑菌，防传染、防臭除异味
来势汹汹的新冠肺炎让我们切身感受到瘟疫的超强破坏力。在人类历史上，瘟疫与饥荒、战争等并列为毁灭性灾难。除了病毒外，细菌也是瘟疫爆发的重大诱因。回首历史，由鼠疫耶尔森菌引起的鼠疫、霍乱弧菌引起的霍乱、麻风分枝杆菌引起的麻风、结核分枝杆菌引起的肺结核都曾给人类文明带来不可承受之痛。
如何才能抑制无处不在的细菌呢？
21世纪随着纳米技术的兴起，纳米银展现出很强的杀菌能力，被众多行业追捧。但是银离子在杀菌的同时，对人体呼吸系统、神经系统、免疫系统也会造成一定的破坏。鉴于此，美国及欧洲一些国家已明令限制将纳米银抑菌材料用于人体。
制备抗菌抑菌且安全环保的纺织品，始终是科学家们的追求。
石墨烯横空出世，给抑菌界带来了新的希望。石墨烯特有的纳米级边缘、大比表面积以及表面官能团可以切割、包裹细菌，催化细菌的氧化应激，导致其DNA断裂和脂质过氧化反应，而氧化应激引起的氧化压力能导致细胞间反应性氧化物、mRNA、硫氧还蛋白还原酶（Thioredoxin
Reductase）含量的显著提升，加速细菌死亡。更重要的是，石墨烯复合纤维不含重金属，不会产生耐药性，不会对人体和环境造成威胁。
高烯科技以单层氧化石墨烯为原料制备的石墨烯康护纤维具有极好的抗菌抑菌效果。既能显著消除因细菌产生的各种异味，防臭效果显著；又可以在一定程度上抑制细菌繁殖，降低再次传播的风险。
其对白色念珠菌和大肠杆菌的抑菌率大于99%，对金黄色葡萄球菌的抑菌率达到96%，远高国家标准（白色念珠菌≥60%，大肠杆菌、金黄色葡萄球菌≥70%）和其它抗菌织物。
不管是医务人员连续奋战不便及时换洗衣物，还是普通人日常在公共场所寄存服饰，单层石墨烯康护纤维织物自身都能百“毒”不侵，大大降低交叉感染的几率。
多人试穿表明，单层石墨烯多功能康护纤维织物还可以一定程度上起到治疗效果，特别是对脚气、灰指甲、湿疹等病症有明显疗效。
2.远红外发射，增强细胞活力
远红外线指的是波长在4-1000微米范围内的波段。其中，4-16微米波段的远红外线对人类生存及万物生长都极为重要，被誉为“生命光波”。当人体接收这个范围的光波时，其能量可以很好地与人体细胞的水分子产生“共振”，分子间摩擦形成热反应，促使皮下深层温度上升、微血管扩张，加速血液循环和新陈代谢，增强机体免疫力。
20世纪80年代，远红外织物开始大量涌现。2000年以后，远红外功能在医疗保健领域慢慢崭露头角，各种以远红外为原理的保健用品层出不穷，但效果都没有石墨烯好。
石墨烯的大共轭结构在5-15微米波长范围内具有强烈的红外吸收和辐射功能。穿着单层石墨烯康护织物，石墨烯发射的远红外能量可以被人体充分吸收，达到自暖效果，并且缓解疲劳、增强细胞活力，对于血液循环和微循环障碍引起的多种疾病均有改善和防治作用。
3.抗紫外线，保护皮肤
紫外线是波长为10-400纳米的光线，可以分为UVA（波长320-400纳米，长波）、UVB（波长280-320纳米，中波）、UVC（波长100-280纳米，短波）。
UVA穿透力强，可以直达肌肤的真皮层，破坏弹性纤维和胶原蛋白纤维，并可对表皮部位的黑色素起作用，引起皮肤黑色素沉着，使皮肤变黑，是导致皮肤老化和严重损害的原因之一。
UVB穿透力中等，极大部分被皮肤表皮吸收，不能渗入皮肤内部。但由于其阶能较高，可对皮肤造成强烈的光损伤。被照射部位真皮血管扩张，皮肤会出现红肿、水泡等症状。长久照射皮肤会出现红斑、炎症、老化，严重者甚至会引发皮肤癌。
石墨烯上碳原子组成的共轭结构恰好与紫外线的能量匹配，可有效吸收紫外线。而单层石墨烯特有的大平面二维结构，使得其在光线屏蔽方面效果突出，极少量的添加就可赋予纤维很好的紫外屏蔽效果。
单层石墨烯康护织物的紫外光防护系数UPF实测值高达75（国家标准：＞40），UVA的透过率仅为2.09（国家标准：＜5）。穿上这种纤维织成的泳衣，可以尽情享受海边的阳光而不会被灼伤；撑上一把石墨烯纤维布做的小伞，防晒遮阳而又轻薄灵动；拉上石墨烯纤维制成的窗帘，安全私密却又暖意融融。
4.抑制螨虫，拒绝皮肤过敏和瘙痒
螨虫，一种肉眼看不见但存在感极高的寄生虫。已知的螨虫高达5万多种，与人类健康息息相关的主要是尘螨、粉螨、蠕形螨、疥螨等。地毯、棉被、枕头、沙发，甚至人体的皮肤、毛囊，都是螨虫的落户点。
螨虫的尸体、分泌物和排泄物都可以成为过敏源，诱发哮喘、过敏性皮炎、过敏性鼻炎、毛囊炎、角结膜炎、痤疮、脱发等疾病，严重危害人体健康。
中国疾控中心报道显示，尘螨是我国成年人过敏性哮喘最主要的致敏诱因，尘螨、霉菌和宠物毛屑则是儿童过敏性哮喘的重要原因。
目前抑制螨虫主要是采用日晒、加热等物理方法破坏螨虫生产环境，或者用化学剂杀灭、驱除螨虫。市面上也有一些防螨织物，将防螨整理剂添加到成纤聚合物，或使用防螨整理剂对织物进行后处理，从而达到防螨效果。
物理抑螨法受环境影响较大，而化学抑螨又总是让人心里不安。有没有什么方法既能抑制可恶的螨虫，又能呵护人体健康呢？
答案是肯定的。
研究表明石墨烯能催化螨虫发生氧化应激，可以有效抑制螨虫生长繁殖。且采用石墨烯纤维除螨，无需添加任何化学制剂，对人体无刺激，对环境无危害。
高烯单层石墨烯康护纤维实测防螨率达到96%，防螨效果极强。同时，纤维通过了欧洲信心纺织品OEKO-TEX
STANDARD
100附录6婴儿级环保认证，安全性值得信赖。不管是毛巾、床单、被罩、被芯，还是沙发、地毯、抱枕、儿童玩具，石墨烯康复纤维所在之处，就无螨虫的藏身之所。
5.负离子发生，随身携带氧气吧
置身森林中，行走大海边，漫步雷雨后，我们会感觉呼吸顺畅、神清气爽、心旷神怡。带来这种美妙体验的一个重要原因就是空气中含有丰富的负离子。
负离子能使空气中微米级漂尘通过正负离子吸引、碰撞形成分子团下沉落地，从而达到净化空气的作用。
空气小粒径负离子进入人体后，能有效修复老化的细胞膜电位，促使其变成正常带负电的细胞，降低血液粘稠度；通过促进单胺氧化酶(MAO)的氧化脱氨基作用降低脑及组织内的5-HT(5-羟色胺)水平，改善大脑皮层的功能；加强气管粘膜上皮的纤毛运动，影响上皮绒毛内呼吸酶的活性，改善肺泡的分泌功能及肺的通气和换气功能……
大量临床研究治疗显示，负离子对于防治疾病、提高机体免疫力效果显著。因此，负离子被称赞为“空气维生素”、“长寿素”。
作为一种压电材料，石墨烯能够释放出丰富的负离子。高烯科技单层石墨烯康护纤维负离子发生量实测值达590个/cm³。室内换上石墨烯康护纤维全生态链产品——服装、毛巾、床单、被罩、被芯、枕头、地毯、沙发、窗帘，就是把森林搬回了家！
6. 抗静电，消除安全风险和触电现象
你有没有经历过把头发梳成了爆炸型？伸手开门却猛地被击到？脱衣服时噼噼啪啪地冒火花？
面对无处不在又时不时跳出来制造麻烦的静电，人们一般会通过减小摩擦、接地导电、绝缘屏蔽等方式来处理。
单层氧化石墨烯在高温原位聚合过程中已经被还原成石墨烯，具有一定的导电性能。高烯科技的单层石墨烯康护纤维织物实测静电电荷密度仅为4.8（国家标准：＜7.0），可以有效防静电。
相信在不久之后，不论是提升日常穿衣舒适感，还是保障特殊场合作业安全，单层石墨烯康护纤维的防静电优势都将大显身手。
更多神奇功能，正在解锁中……
单层石墨烯多功能康护纤维，既能向内增强细胞活力、提升免疫力、消减自由基、延缓衰老，又能向外抑制细菌螨虫生长、屏蔽紫外线、抗静电。多管齐下，协同呵护，全方位立体式守护健康，开启康护纺织新时代！
单层石墨烯康护纤维的六大优势
打着石墨烯复合纤维、改性纤维概念的产品早就出现在市场上，到底是真是假？真假如何分辨？真东西的核心技术真功夫体现在哪里？
1、单层氧化石墨烯自产原料，获国际唯一产品认证
（图四）单层氧化石墨烯水溶液、液晶图、原子力显微镜及扫描电镜图
要制备高品质纤维，必须要攻克的关键技术难题之一是纺丝级单层氧化石墨烯量产。在实验室里按照经典的Hummers法合成单层氧化石墨烯，经过插层、预氧化、加热氧化、洗涤、超声剥离等五步操作，一般需要两到三周才能完成。由于效率太低，且有爆炸危险，此工艺路线不适宜工业化生产。高超团队通过十年基础研究、五年工程实践，建立了独特的氧化技术和工艺路线，攻克了数十道科学技术及设备难题，特别是石墨原料快速全反应（无大颗粒残留）、氧化石墨烯剥离为全单层（无杂质）、横向尺度大（无碎片）等核心难题，建成了全球首条纺丝级单层氧化石墨烯十吨生产线。产品单层率>99%，不但可以用于制备复合纤维，而且可以形成液晶，通过湿法纺丝及高温还原制成高导热高导电的纯石墨烯碳纤维。
真假石墨烯需要通过第三方认证得以辨别。国际石墨烯产品认证中心（International Graphene
Certification
Center,简称IGCC)，总部设在德国，是目前石墨烯产品唯一的独立第三方国际权威认证机构。其开展认证时，独立委派技术人员到生产线上随机取样、严格封存、匿名送检，按照ISO国际石墨烯标准化定义给出认证结果。样品检测通过后，还要委派专家不定时到生产现场检查品控流程，确保品质与送检样品高度一致，才能最终通过认证。
高烯科技是第一个也是目前全球唯一一个获得IGCC单层氧化石墨烯产品认证的企业，所以被数十个国家和地区的科研机构作为试剂级产品用于大量严谨的科学研究。以单层氧化石墨烯为自产核心原料，通过原位聚合及熔融纺丝制得了石墨烯复合纤维，为第一个也是目前全球唯一一个通过了IGCC认证的单层氧化石墨烯改性功能纤维。
2、皱褶石墨烯花原位展开聚合技术，确保单层石墨烯均匀分散
石墨烯复合纤维的关键技术难题之二是石墨烯粉体再分散。当氧化石墨烯粉体与单体发生聚合反应时，需要解决粉体重新在基体中再分散的难题。否则，制成的树脂切片品质不均，且分散不好的石墨烯大颗粒会堵塞喷丝孔，造成断丝、散丝和飘丝，严重影响纤维的收率和质量。这一问题一直困扰着行业内的研发人员，导致较长时间内难以进行后续工程放大和量产。
(图五）石墨烯花原位展开聚合核心技术原理
高超教授提出皱褶石墨烯原位伸展聚合思路，带领团队解决了再分散的科学和工程难题。单层氧化石墨烯在水中以单层状态分散良好，但在干燥过程中会发生堆叠团聚，形成多层结构，导致再分散性变差。高烯科技采用特种负压干燥技术，将伸展的石墨烯片变成象褶纸团一样的石墨烯花。这样不但避免了石墨烯片与片之间的重叠团聚，解决了石墨烯的再分散性难题，而且可以将粉体压实，大大提高粉体的密度，方便小体积包装、储存和运输。聚合反应时，石墨烯花先机械分散在单体中，一部分寡聚体和聚合物分子的端基与石墨烯上的含氧官能团发生化学反应，接枝到石墨烯表面，形成毛刷，消除石墨烯与聚合物基体的界面，大大增强相容性，同时使皱褶状的石墨烯花逐渐伸展开，重新以单层片状形态均匀分散在树脂切片中，有利于纺制高质量长丝。
3、单层石墨烯原料及其均匀分散，制成超细及多规格高品质纤维
（图六）
石墨烯复合纤维的关键技术难题之三是纤维细旦化。纤维越细，技术难度越大。由于纳米添加剂与基体容易发生相分离而团聚，导致可纺性变差，细旦化或超细纳米复合纤维一直难以实现，应用范围受到很大局限。高烯科技由于有了独家纺丝级全单层氧化石墨烯原料量产、粉体再分散技术、获得了高质量切片，一举突破了纤维细旦化技术。目前，已实现DTY20D24F-S和DTY20D24F-Z等石墨烯超细复合纤维，可以制备像纯锦纶和涤纶长丝一样的全规格纤维品类，充分打开了石墨烯多功能纤维的应用领域和场景。纤维越细，织成的布匹视感越美观、手感越柔软，越适合制造高档贴身衣物，如内衣、塑身衣、瑜伽服、打底裤、婴幼儿用品等。
4、石墨烯与基体聚合物共价键连接，功能持久耐洗耐磨耐穿
功能复合纤维的关键技术难题之四是功能持久。传统功能纤维大多通过共混的方式将纳米粒子、金属离子、导电炭黑、生物质碳化粉或有机功能分子与聚合物复合。由于其结合力不强，在使用时功能添加剂会发生迁移、团聚、渗出、脱落、变质，纤维的功能衰减较快。因此，以前的功能纤维大多数流行了一阵子就不再“吃香”了。与此不同，高烯科技开发的石墨烯复合纤维采用的是原位聚合技术，还原氧化石墨烯的官能团与聚合物共价键连接，结合力强，没有相界面，石墨烯完全“融入”了基体聚合物中，不会发生脱落变质现象。反复穿洗后，其功能持久不衰减，将普通化学纤维彻底变成了多功能纤维。随着石墨烯量产规模增大，成本会越来越低，石墨烯多功能纤维将成为所有纺织品的标配，让每个人都享受到科技带来的福利。
5、无金属离子和其它化学添加剂，婴儿级生态学安全
功能纤维的关键技术难题之五是兼具功能和安全。传统功能助剂一般含金属离子甚至是重金属离子或小分子化学添加剂，制成的纤维虽然具有某种功能，但会对人体释放有害成分，既不安全，也不环保，更不健康。高烯科技开发的石墨烯功能纤维完美解决了“鱼和熊掌兼得”这一难题。一方面充分利用了单层石墨烯的多功能性，另一方面用强共价键将大片石墨烯锚定在聚合物基体中，不迁移、不脱落、不变质，也没有小分子及其它有害物释放，因此实现了纤维的革命，达到了第四代纤维即健康多功能纤维的标准。欧洲OEKO-TEX
Standard
100纺织品信心100是世界上最权威、影响最广的纺织品生态安全标签，由国际环保纺织协会下属的知名纺织检定机构测试和认证。其对纤维纺织品进行数十项有害物质检验，包括甲醛、重金属、杀虫剂、含氯苯酚、致敏染料、有机锡化物、PVC增塑剂、有机挥发性气体等，以确保纺织品的健康无害性。其中，安全检测最高等级为附录六，比常规附录四多检测30多项有害物质，且检测下限指标要低得多。高烯科技的单层石墨烯功能纤维通过了OEKO-TEX基于附录六的产品认证，符合婴幼儿产品的人类生态学要求，同时符合美国消费品改进法案GPSIA中对儿童用品的总铅含量要求。
6、纤维表面平整光洁顺滑，体感舒爽神怡
（图七）左为高烯纤维，右为表面粗糙的其它纤维
石墨烯复合纤维的关键技术难题之六是纤维表面顺滑。由于在原位聚合和共混过程中纳米粒子容易团聚，使切片的可纺性变差，另一种表面涂覆复合技术应运而生。这种技术将功能助剂分散液以喷涂或浸渍的方式粘附在普通纤维表面，做成功能涂层。尽管可以通过一些功能检测，但纤维表面坑坑洼洼凸凹不平，手感欠佳，体感更差，会有瘙痒或过敏反应，不宜推广应用。同理，由于没有真正的石墨烯原料，部分商家在湿法纺丝纤维中添加的所谓石墨烯其实是炭黑或碳灰颗粒，也会造成纤维表面粗糙不平，对皮肤有刮划刺激，体感不舒服。由于采用单层氧化石墨烯原料和原位聚合技术，高烯科技的石墨烯功能纤维和纱线表面平整光洁顺滑，就跟没有添加任何纳米粒子的纯基体纤维一样。在推向市场之前，高烯纤维做成的贴身纺织品如袜子、短裤、秋衣秋裤、T恤等也都经过了一至两年的长期试穿测试，大家普遍反映体感舒畅。
解决六大关键技术难题意味着掌握了六大核心技术，纺丝级原料量产、石墨烯粉体再分散、纤维细旦化、共价键结合功能持久、婴儿级极致安全、表面顺滑体感舒爽，这就是真石墨烯改性功能纤维的真功夫！
十年磨一线，把论文写在祖国大地上
2010年，浙江大学高超教授发表了关于氧化石墨烯-尼龙6原位聚合制备石墨烯复合纤维的首篇论文（Macromolecules
2010, 43, 6716），开启了石墨烯复合纤维的漫长产学研之路。
（图八）原位聚合制备石墨烯-尼龙6复合纤维首篇论文
十年磨一线。高超教授带领团队潜心钻研，创办高烯科技，突破了层层技术障碍，特别是解决了上述六大关键技术难题，建成单层氧化石墨烯自动化生产线，终于实现了石墨烯功能复合纤维的量产。
石墨烯康护纤维意义重大。中国人很早就用第一代天然纤维织布裁衣，开辟了丝绸之路的伟大壮举。但现代的第二代化学纤维和第三代功能纤维基本都是由西方国家发明的。尽管中国每年化纤产量约占全球70%，达5000万吨，但其中重要的知识产权却不在我们手中。第四代石墨烯康护纤维的发明使中国有机会从纤维大国走向纤维强国，中国人的服装终于穿在了中国人自己的身上！
康护你我他。如今，虽然中国的新冠肺炎疫情得到有力控制，但全球情势却越来越严峻。石墨烯多功能康护纤维的问世可谓恰逢其时，即将开启康护纺织品的新时代。
有道是，十年磨一线，康护六奇迹。化作烯凤凰，送君健美禧。
从概念到产品，从书架到货架，从小烧瓶到大生产线，一路走来风雨兼程，单层石墨烯多功能康护纤维的成功开发离不开各级政府部门、社会各界人士的广泛帮扶。高烯科技的成长也得到了浙江大学、浙江大学高分子系、厦门大学石墨烯工程与产业研究院、东华大学纤维材料改性国家重点实验室、石墨烯产业技术创新战略联盟、大纤维与编材制造筹备组、中国保健协会健康纺织分会、杭州市石墨烯产业发展联盟、绿丞实业（上海）股份有限公司、浙江海虹控股集团有限公司、长乐恒申合纤科技有限公司等单位及相关领导的鞭策鼓励和大力支持！
习总书记强调，打赢疫情防控战要坚持向科学要答案、要方法。在前线，白衣战士正用科学的方法与病毒搏斗，不断取得新进展；在后方，像高超教授一样的众多科学家正奋力开发科学技术和产品助力医务人员的健康。
疫情无情人有情，众志成城可决胜！一方有难，八方驰援，石墨烯人在行动！石墨烯联盟向奋斗在抗疫一线的医护人员致敬！武汉加油！让我们心手相牵，共同战“疫”！
石墨烯联盟成员在行动