“納米”在當(dāng)下而言,不再是一個(gè)新鮮的概念,甚至我們對(duì)它已經(jīng)覺(jué)得陳乏無(wú)味。但是,國(guó)家“十二五”規(guī)劃中將之作為重點(diǎn)發(fā)展對(duì)象,似乎有想回歸理性認(rèn)識(shí)真實(shí)的“納米”的趨勢(shì)。
十幾年前,《科學(xué)美國(guó)人》雜志曾提出一種誘人的夢(mèng)想:若在地球與月亮之間搭建一座天梯,跨越38萬(wàn)公里的距離而不被自身重量拉斷的材料,只有碳納米管!這樣的假設(shè)或許并不好實(shí)現(xiàn),但用碳納米管建設(shè)地球與國(guó)際空間站、衛(wèi)星連接“天梯”,卻是可以預(yù)期的夢(mèng)想;蛟S那時(shí)候,人類進(jìn)入太空或運(yùn)送物資進(jìn)入空間站時(shí),可以像乘坐電梯一樣前往。
此前,全世界的科學(xué)家為了這一夢(mèng)想絞盡腦汁,始終未能制備足夠長(zhǎng)的碳納米管。清華大學(xué)機(jī)械系、物理系、化工系先后制成了20厘米長(zhǎng)度的碳納米管束或單根碳納米管后,國(guó)際上幾年來(lái)再也沒(méi)有新的突破。其中最關(guān)鍵的困難,是碳納米管“生長(zhǎng)”(制造)過(guò)程中,高溫環(huán)境下催化劑會(huì)很快失去活性,導(dǎo)致碳納米管停止“生長(zhǎng)”。
值得期待的還有,這類超長(zhǎng)碳納米管擁有長(zhǎng)度、生長(zhǎng)速度快與結(jié)構(gòu)超完美的多種重誘人特性。這樣的碳納米管已經(jīng)接近理論最高值的拉伸強(qiáng)度,從而具有意想不到的機(jī)械性能——真正可以和鋼鐵、鈦合金等材料同場(chǎng)競(jìng)技,進(jìn)入應(yīng)用領(lǐng)域,制造“拉不斷”的繩子、“扯不破”的纖維布、“打不透”的防彈衣。
在“十二五”規(guī)劃的重點(diǎn)產(chǎn)品目錄當(dāng)中,納米材料重點(diǎn)包括了納米碳管及納米碳管纖維、富勒烯、納米環(huán)境材料以及納米粉體材料。其中,納米碳管運(yùn)用于高強(qiáng)度復(fù)合結(jié)構(gòu)材料,納米結(jié)構(gòu)電子器件,熱電材料,電池電極材料,低溫高靈敏度傳感器,生物分子載體,催化劑載體,下游領(lǐng)域廣泛,用途廣!耙皇撬挠猛緩V,其他材料無(wú)可替代;二是目前正在進(jìn)一步開(kāi)發(fā),成本比之前大大降低了,在國(guó)內(nèi)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量化!闭憬{米材料開(kāi)發(fā)應(yīng)用協(xié)會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)關(guān)君正秘書(shū)長(zhǎng)告訴記者。
碳納米管顛覆傳統(tǒng)行業(yè),中國(guó)寶安石墨烯看點(diǎn)
被譽(yù)為“21世紀(jì)新材料”的納米材料,其特異的化學(xué)、機(jī)械、電子、磁學(xué)及光學(xué)性能引起人們的廣泛關(guān)注和重視。
“不過(guò),近幾年國(guó)內(nèi)的納米材料企業(yè)不大生長(zhǎng),因?yàn)橹吧碳野选{米’概念炒爛了,降低了納米的信譽(yù)度!标P(guān)君正告訴記者。
在理財(cái)周報(bào)材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)庫(kù)中,涉及納米材料的上市公司共有12家,總市值71.6億,其中9家公司2012年凈利潤(rùn)同比增長(zhǎng)率均為負(fù)數(shù),中國(guó)寶安(000009.SZ)涉足石墨烯,2012年凈利潤(rùn)同比增長(zhǎng)率為259%,成為行業(yè)內(nèi)的佼佼者。
石墨烯作為當(dāng)今世界最為熱門(mén)的新材料之一,自其發(fā)現(xiàn)之日起就受到了全世界的關(guān)注,其發(fā)現(xiàn)者更是獲得了諾貝爾獎(jiǎng)的殊榮,圍繞石墨烯的基礎(chǔ)與應(yīng)用研究在最近幾年中也呈現(xiàn)出突飛猛進(jìn)的態(tài)勢(shì)。然而,至今尚無(wú)石墨烯的量產(chǎn)技術(shù),且石墨烯的制備成本太高,大大限制了石墨烯產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展,因此攻克石墨烯低成本規(guī);苽浼夹g(shù)成為了石墨烯相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中至關(guān)重要的一步。
作為一種技術(shù)含量極高的碳材料,石墨烯在半導(dǎo)體、光伏、鋰電池、航天、軍工、LED、觸控屏等領(lǐng)域都將帶來(lái)一次材料革命。不過(guò),石墨烯目前尚未產(chǎn)業(yè)化。有分析認(rèn)為,作為一種理想的替代型材料,石墨烯一旦實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化其產(chǎn)值至少在萬(wàn)億以上。
中國(guó)寶安成立子公司深圳市貝特瑞納米科技有限公司專門(mén)研制石墨烯。該公司7月31日國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局網(wǎng)站公布了貝特瑞納米科技有限公司申請(qǐng)的“帶狀石墨烯的制備方法”專利獲得授權(quán)的信息。中國(guó)寶安稱,目前貝特瑞公司石墨烯項(xiàng)目處于應(yīng)用研究階段,尚無(wú)法預(yù)測(cè)相關(guān)產(chǎn)品投入商業(yè)應(yīng)用的時(shí)間及對(duì)公司未來(lái)收益的影響程度,尚未批量對(duì)外銷售。
目前被討論最多的兩種納米填料還有納米粘土和碳納米管,并且都已經(jīng)取得了商業(yè)化應(yīng)用。
據(jù)媒體報(bào)道,近日北京市科委支持科研項(xiàng)目再次取得世界性突破——繼建立全球首個(gè)碳納米管薄膜生產(chǎn)線之后,又成功制備出世界上最長(zhǎng)的、單根長(zhǎng)度達(dá)半米以上的碳納米管,創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄。
如此先進(jìn)的高科技產(chǎn)物,那究竟什么是碳納米管?
在納米材料中,碳納米材料一直是近年來(lái)國(guó)際材料科學(xué)的前沿領(lǐng)域之一。而碳納米管在納米材料中最富代表性,性能最優(yōu)異,在各個(gè)領(lǐng)域引起普遍關(guān)注?茖W(xué)家們還預(yù)測(cè),碳納米管將成為21世紀(jì)最有前途的納米材料。
碳納米管是迄今為止發(fā)現(xiàn)的力學(xué)性能最好的材料之一,有著極高的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率。其密度只有鋼鐵的六分之一到四分之一,單位質(zhì)量上的拉伸強(qiáng)度,卻是鋼鐵的276倍之高,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)目前人類發(fā)現(xiàn)和制造的其他任何材料。
“碳納米管有五種特性是其他材料無(wú)可替代的。首先它的硬度是鋼鐵的100倍,但是重量卻只有鋼鐵的1/6;二是它的導(dǎo)熱性好,一分鐘可以導(dǎo)熱;三是它是管狀的,展開(kāi)的表面積增大,每一克碳管展開(kāi)可展開(kāi)500-600平米,上面可以組裝的東西多;四是它的半導(dǎo)體特性;最后是它的生物相容性,用于作為靶向藥物載體,可作為治癌藥物!标P(guān)君正秘書(shū)長(zhǎng)告訴記者。
盡管碳納米管的技術(shù)性能非常好,但因制造成本過(guò)高和生產(chǎn)技術(shù)工藝等問(wèn)題,致使碳納米管有“貴比黃金”之稱,國(guó)際市場(chǎng)90%的高純度碳納米管的價(jià)格高達(dá)每克上百美元,一般純度的碳納米管價(jià)格也在60美元/克,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出黃金的價(jià)格。
“由于原材料對(duì)純度的要求高,致使碳納米管的工藝成本高。目前國(guó)內(nèi)的碳納米管技術(shù)已經(jīng)走在國(guó)際前沿,只要成本降下來(lái),將會(huì)有很大的市場(chǎng)潛力。碳納米管現(xiàn)在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量化,主要用到工廠的脫硫脫銷、脫二噁英方面,以后還會(huì)用于汽車如替代保險(xiǎn)杠、電源等!标P(guān)君正秘書(shū)長(zhǎng)向記者解釋。
據(jù)有關(guān)報(bào)道稱,使用了碳納米管材料后,鋁酸蓄電池的能量可提高18%,另外,手機(jī)鋰電池若采用了碳納米管復(fù)合材料,手機(jī)可待機(jī)18天之久。
“納米材料可以運(yùn)用到我們?nèi)粘I畹囊、食、住、行?dāng)中,未來(lái)的發(fā)展方向應(yīng)該是納米環(huán)境材料,意義重大。比如目前正在開(kāi)發(fā)的新產(chǎn)品——抗PM.2.5的衣服,還有防紫外線功能的化妝品、能降解新房子有毒氣味的墻體材料等等,甚至是平時(shí)喝的水,也加入納米技術(shù),將之變?yōu)樾》肿訄F(tuán)水,更加有助于細(xì)胞吸收營(yíng)養(yǎng),不過(guò)這種水還處于推廣階段,現(xiàn)在還屬于特供產(chǎn)品!标P(guān)君正秘書(shū)長(zhǎng)告訴記者。
這將會(huì)是一種顛覆傳統(tǒng)行業(yè)的材料。
然而,和任何一個(gè)行業(yè)一樣,納米材料領(lǐng)域里面風(fēng)險(xiǎn)與機(jī)遇共存。在浪里淘金的企業(yè)當(dāng)中,也有遭遇“滑鐵盧”的不幸。
2001年,威孚高科(000581.SZ)發(fā)布消息,稱將作為主發(fā)起人投資3000萬(wàn)元發(fā)起設(shè)立江蘇省納米科技開(kāi)發(fā)公司。此外,該公司又在南京市與南京大學(xué)、東南大學(xué)、南京理工大學(xué)及南京工業(yè)大學(xué)四所著名高校就正式定名的江蘇省納米科技與應(yīng)用開(kāi)發(fā)中心舉行合作協(xié)議簽約儀式。當(dāng)時(shí)威孚高科董事長(zhǎng)許良飛接受媒體采訪時(shí)指出,這消息已表明,威孚高科目前已擔(dān)當(dāng)起納米科技開(kāi)發(fā)與應(yīng)用的中堅(jiān)力量。
此去經(jīng)年,物似人非。據(jù)該公司2012年報(bào),凈利潤(rùn)同比下降19.4%,目前公司的重大項(xiàng)目主要是汽車零部件產(chǎn)業(yè)化。“納米材料成本太高了,我們已經(jīng)不做好幾年了的!蓖诟呖贫刂苄l(wèi)星表示。
納米未來(lái)看點(diǎn)生物醫(yī)藥,樂(lè)普醫(yī)療支架在列
在納米材料領(lǐng)域里面,值得一提的公司還有在美國(guó)上市的西安量維生物納米科技股份有限公司。
西安量維是一家在天然生物化學(xué)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中,專業(yè)從事以天然藥食同源的動(dòng)植物為原料,研發(fā)、生產(chǎn)與銷售納米級(jí)生物原料中間體、納米級(jí)健康保健食品、納米級(jí)健康化妝品、納米級(jí)生物抗菌消毒類產(chǎn)品等的民營(yíng)股份制公司高新技術(shù)企業(yè)。
生物納米技術(shù)被認(rèn)為是中國(guó)在新技術(shù)領(lǐng)域?yàn)閿?shù)不多的能夠與世界先進(jìn)水平保持同步的一塊陣地。
2005年5月19日,該公司和中國(guó)最大的航天育種高科技企業(yè)中科航天股份“強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合”,致力打造航天育種生物產(chǎn)品的中藥現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)鏈,實(shí)現(xiàn)了從納米級(jí)保健品到納米級(jí)化妝品再到納米醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)鏈的轉(zhuǎn)型升級(jí)。
將納米材料運(yùn)用到生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,這是個(gè)值得探討的話題。“目前國(guó)內(nèi)的納米材料在生物醫(yī)學(xué)以及航空航天領(lǐng)域要比國(guó)外落后。”關(guān)君正秘書(shū)長(zhǎng)告訴記者。
而納米技術(shù)在醫(yī)學(xué)上的運(yùn)用則包括了正在研制的生物芯片包括細(xì)胞芯片、蛋白質(zhì)芯片(生物分子芯片)和基因芯片(即DNA片)等,它們都具有集成、并行和快速檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn),已成為納米生物工程的前沿科技。
據(jù)悉,這些技術(shù)將直接應(yīng)用于臨床診斷,藥物開(kāi)發(fā)和人類遺傳診斷,植入人體后可使人們隨時(shí)隨地都可享受醫(yī)療,而且可在動(dòng)態(tài)檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)疾病的先兆信息,使早期診斷和預(yù)防成為可能。
國(guó)內(nèi)涉足納米醫(yī)學(xué)的公司還有樂(lè)普醫(yī)療(300003.SZ),該公司2012年收購(gòu)北京思達(dá)醫(yī)用裝臵有限公司進(jìn)入心臟瓣膜器械領(lǐng)域,公司進(jìn)一步研制開(kāi)發(fā)了下一代藥物洗脫支架—抗體藥物聯(lián)合支架。
該支架在納米支架的基礎(chǔ)上,將與血液接觸的支架表面原來(lái)的藥物涂層改為CD34抗體涂層,進(jìn)一步促進(jìn)支架表面的內(nèi)皮化,提高其安全性。