首次提出石墨烯纤维的概念，提出液晶湿法纺丝策略实现了石墨烯纤维的连续制备及高性能化，开辟了从石墨制取碳纤维的全新路径 一、项目分类 重大科学前沿创新 二、技术分析 本成果具有创新性、先进性。从高校的原创科学到原创技术，再到工程化推进，且已实现量产的技术成果。 成果第一完成人带领科研与产业两支队伍，面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康，在单层氧化石墨烯及其宏观组装材料的产学研协同发展方面开展科学研究、技术转化与产业化攻坚，获得的成果如下： 发现了氧化石墨烯纤维在溶剂作用下精确可逆融合与分裂现象，揭示了二维大分子的独特界面效应，打破纤维越粗越弱的Griffith定律，为未来粗且强的高性能纤维制备提供了新的理论依据，成果发表在Science杂志上；(2)发现氧化石墨烯的层状和手性液晶新相态，为石墨烯宏观有序组装材料提供了理论基石；(3)首次提出石墨烯纤维的概念，提出液晶湿法纺丝策略实现了石墨烯纤维的连续制备及高性能化，开辟了从石墨制取碳纤维的全新路径；(4)建立了较系统的液固相转变组装方法学，制备出“世界最轻固体”石墨烯超轻气凝胶，突破固体表观密度极限；解决了宏观材料高导热和高柔性不能兼顾的难题，获得了高导热超柔性石墨烯导热膜。 发明的新型石墨烯纤维，得到了Nature在线新闻（2011, 78）、Nature 石墨烯增刊（2012, 483, S33）等杂志期刊的高度评价：“石墨烯物理性能优异，但要驾驭这些性能，必须找到能将优异性能纳米级粒子转化为宏观材料的方法。来自中国杭州浙江大学的许震和高超正好实现了这一目标”等。石墨烯纤维打结图与美国奋进号、俄罗斯联盟号飞船等一起入选了Nature 2011年度最具影响力图像，入选理由为:“这一400微米石墨烯结由中国浙江大学许震和高超制备，显示了纳米尺度精巧的结构控制。许和高将氧化石墨烯液晶纺制成米级柔性纤维并转化成石墨烯纱线”。成果第一完成人“因石墨烯纤维的基础研究工作”，获得首届钱宝钧纤维材料青年学者奖。 获得的多维度多功能石墨烯宏观组装材料，得到了Nature（Nature 2013, 494, 404）、（Nature 2013, 497, 448）及Advanced Science News等的亮点评价或撰文评价：“浙江大学高超团队用非模板法获得了导电、弹性并且密度低于空气的固体泡沫材料”，“浙江大学高超教授及同事报道了具有超高导热且超柔性特性的石墨烯材料。这样的设计理念和实验策略能够拓展至其他二维纳米材料中，使得很多大面积多功能的二维材料能够应用到现实世界的柔性器件中，从航空航天到智能手机，不一而足”等。超轻石墨烯气凝胶获得了 “世界最轻固体”吉尼斯世界纪录，入选了“2013中国十大科技进展新闻”。 在Science、Nat. Electron.、Sci. Adv.、Adv. Mater.等国际知名期刊发表学术论文240余篇，连续四年入选科睿唯安全球“高被引科学家”。授权中国发明专利百余件、国际专利8件。承担国家自然基金委重大、重点、杰青项目及军科委、科工局等项目10多项，项目总经费近亿元。

项目采用石墨烯改性方法制备的石墨烯导电纤维，其表面电阻为表面电阻104～105欧姆，耐水洗和皂洗，具有导电、远红外发射、防紫外、抗菌抑菌、自清洁和拒水等功能。

本发明公开了一种聚丙烯腈接枝石墨烯宏观纤维的制备方法。方法为：加入1重量份的石墨烯或氧化石墨烯，10~1000重量份的溶剂，10~1000重量份的丙烯腈单体，氮气保护下加入0.01~10重量份的引发剂，加热到50~95℃，反应1~60小时，经沉淀，离心，洗涤，干燥，得到聚丙烯腈接枝的石墨烯。将聚丙烯腈接枝的石墨烯分散于极性有机溶剂中，制成质量浓度为1~20%的纺丝液溶胶，将纺丝液从纺丝头毛细管中连续匀速挤出，进入凝固液，凝固后的初级纤维在拉力下收集，干燥后获得聚丙烯腈接枝石墨烯的宏观纤维。本发明方法简便、工艺简单、可规模化生产，所获得的石墨烯纤维表现出优异的强度、韧性、模量和导电性，可作为高强度纤维应用于许多工业领域。

杭州高烯科技有限公司创建于2016年，注册资本6600万元，拥有10000平米研发中心。公司秉承首创（First）、极致（Best）、使命（Most）“3T”经营理念，致力于单层石墨烯及其宏观组装材料的研发、生产及技术服务。 公司科研实力雄厚，十几名专职研发人员均来自国内外知名高校。现已申请石墨烯领域专利三百多项，其中发明型专利占比90%以上。成功开发出石墨烯“1+3型”产业链技术和产品：单层氧化石墨烯、石墨烯多功能复合纤维、石墨烯电热膜、石墨烯导热膜，技术指标国际领先，应用前景广阔，获得国际石墨烯产品认证中心(IGCC)全球首个单层氧化石墨烯及单层氧化石墨烯改性功能纤维尼龙6产品认证证书。2020年，公司全面启动石墨烯终端产品品牌——烯凤凰。 2020年，为了加快推进石墨烯复合纤维的全生态发展，高烯科技联合业内权威专家、科研院所、龙头企业，共同成立了石墨烯多功能复合纤维共同体研究院，助力纤维强国、科技强国。 创新引领，质量当先。公司始终把科技创新和产品质量作为安身立命之本。于2019年11月通过质量管理体系认证，2018年9月通过知识产权管理体系认证。 自成立以来，公司各方面飞速发展。获评“杭州市领军型创新团队”、“杭州市专利示范企业”，荣获“2019年度石墨烯+纺织产品跨界融合奖”，入选“2019年杭州市雏鹰计划企业”。公司现已成长为国家高新技术企业、全国科技型中小企业。 “高瞻远瞩、烯美天下”，公司将专注于单层石墨烯及其宏观材料，奋力开创石墨烯产业新纪元！ 单层氧化石墨烯是石墨烯产业发展所需的核心原料。分散性极好，容易加工成各类材料，应用范围十分广泛。 直接与极性塑料、涂料、橡胶、纤维、陶瓷、金属等进行混合制备复合材料，可提高其强度、模量、抗紫外、抗腐蚀、耐磨损、远红外发射等性能；用于超级电容器、电池，可提高其容量、循环稳定性、倍率性能等；用于石墨烯纤维、膜，可获得兼具高导热、高导电与超柔性的电子产品；用于纳滤膜，可获得高通量、高截留率产品；用于气凝胶，可获得超轻、高孔隙率、弹性产品等等。 该产品已支持全球数百家科研院所进行深度研究，发表高质量论文数百篇。 【性能优势】 全单层结构。单层率＞99%。 大尺寸。横向尺寸＞40微米，可根据需要调控。 连续可纺性。浆料整体质量达到纺丝级别，无需任何添加剂便可直接进行湿法纺丝，制备石墨烯基碳纤维。 明亮液晶态。在1mg/g左右的较低浓度下可形成液晶，在偏光显微镜下观察到亮丽多彩的液晶织构。 分散力上佳。在复合材料中分散性好，可原位聚合制备多功能复合材料，团聚少，性价比高。 超纯度。金属离子含量极低，可达电子级。 粉末再分散性优异。产品有粉末和浆料两种形态，粉末能在水和极性有机溶剂中再分散成单层结构。 高溶解度。在水和极性有机溶剂中溶解度＞10mg/g，可以直接纺丝成纤维、刮涂成膜或冷冻干燥成气凝胶。

该项目利用先进激光诱导石墨烯技术（Laser Induced Graphene, LIG）成功制备出无基质的大尺寸石墨烯纸，并可对其结构和性能进行精准调控，为石墨烯的广泛应用提供了有力支撑。该方法不仅实现了石墨烯纸的连续/高效/低成本/大规模制备，还可对石墨烯纸进行多尺度/图案化/不同结构的定制化制作，同时性能可调控的特点有效扩展了石墨烯纸的多功能应用。 目前，研发团队在实验室条件下已实现基于石墨烯纸的智能复合材料在自固化，全生命周期结构健康监测和功能结构层-阻燃/除冰方面的成功应用。同时基于其可调控的结构和性能，已开展其在传感、结构功能表面、超级电容器和生物抗菌方面的应用研究。该项目在智能传感，能源存储等领域受到行业多家企业的关注，后续将在智能复合材料一体化成型及结构健康监测、高灵敏性可穿戴器件集成以及高性能蓄电池复合板栅材料等方面开展交流合作。 该项目所制备的石墨烯纸应用非常广泛，能应用在在传感、储能、环境等方面。“原位激光诱导石墨烯”技术能满足储能领域、军用高强度结构、民用可穿戴器件等各领域的产业化需求。

该项目利用先进激光诱导石墨烯技术（Laser Induced Graphene, LIG）成功制备出无基质的大尺寸石墨烯纸，并可对其结构和性能进行精准调控，为石墨烯的广泛应用提供了有力支撑。该方法不仅实现了石墨烯纸的连续/高效/低成本/大规模制备，还可对石墨烯纸进行多尺度/图案化/不同结构的定制化制作，同时性能可调控的特点有效扩展了石墨烯纸的多功能应用。

本发明公开了一种由大尺寸氧化石墨烯片制备高强度导电石墨烯纤维的方法，膨胀石墨经过氧化得到氧化石墨烯，再将氧化石墨烯分散于水中离心分级处理得到大尺寸均匀氧化石墨烯片，最后将氧化石墨烯分散于水或极性有机溶剂中，制成质量浓度为1-20%的纺丝液液晶溶胶，将其转入纺丝装置中，将纺丝液从纺丝头毛细管中连续匀速挤出，进入凝固液，凝固后的初级纤维干燥后得到氧化石墨烯纤维，经化学还原，得到石墨烯纤维。纺丝工艺简单，所得石墨烯纤维导电性好，力学性能优异，有较好的韧性，可编织成纯石墨烯纤维布，也可与其它纤维混编成各种功能性织物，可在多个领域代替碳纤维使用。

2020年2月7日，在东南大学孙立涛教授的建议下，其研发的“石墨烯基KN95口罩”联合合作单位近日将40万只以最快的速度直接发往武汉。这款石墨烯基KN95口罩由孙立涛教授研发。2016年，经第三方测试，这种口罩对PM2.5的去除率高达97.1%。 这款口罩将石墨烯复合物溶液喷涂于过滤网上，能够有效去除（干、湿）空气中的粉尘及PM2.5。目前市场上多数口罩是通过静电吸附微小颗粒物，但呼吸的水汽会让静电消失，配戴一个小时吸附效果就会显著下降而致吸附失效。石墨烯基口罩借助石墨烯超大的比表面积优势可实现对微小颗粒物的直接吸附，不存在遇水汽失效问题，可以长时间保持高效吸附率，其防护效果级别达到了2016年新标准规定的最高级别：A级。

这款口罩将石墨烯复合物溶液喷涂于过滤网上，能够有效去除（干、湿）空气中的粉尘及PM2.5。目前市场上多数口罩是通过静电吸附微小颗粒物，但呼吸的水汽会让静电消失，佩戴一个小时吸附效果就会显著下降而致吸附失效。石墨烯基口罩借助石墨烯超大的比表面积优势可实现对微小颗粒物的直接吸附，不存在遇水汽失效问题，可以长时间保持高效吸附率，其防护效果级别达到了2016年新标准规定的最高级别：A级。2016年，经第三方测试，这种口罩对PM2.5的去除率高达97.1[%]。因为此次肺炎疫情中的病毒目前主要通过飞沫或在空气中形成气凝胶传播，与通常的雾霾颗粒类似，所以石墨烯基口罩的防病毒功能很好。