先丰纳米：“立本”先进碳材料，精耕细作，纳米产业推动先驱

【公司介绍】

江苏先丰纳米材料科技有限公司前身为南京先丰纳米材料科技有限公司，2009年9月注册于南京大学国家大学科技园内，现为国家高新技术企业，先丰品牌在业内已经知名，现专注于石墨烯、类石墨烯、碳纳米管、分子筛、银纳米线等发展方向，立志做先进材料制造商及技术提供商。

【嘉宾介绍】

蒋旭，现任江苏先丰纳米材料科技有限公司董事长和总经理、中国石墨烯产业技术创新联盟标委会委员、江苏省石墨烯产业技术创新战略联盟副理事长，荣获江苏省科技企业家、南京市创新型企业家、南京市青年岗位能手等荣誉称号。蒋旭在先进纳米材料尤其是石墨烯材料研发和产业化领域具有多年丰富经验，通过自主创新取得的知识产权数量超过40项。

【导读】

自从纳米技术的概念提出以来，人们对它产生了无限遐想，不少科学家、科幻小说作家都曾在作品中描述过它的巨大能力。现如今，越来越多的生活产品都标注使用先进纳米材料强化产品性能，甚至开发出前所未有的新功能。

什么是纳米技术？顾名思义，纳米技术是纳米尺度上的工程学。纳米材料是八十年代末发展起来的新材料领域。科学界认为，纳米技术是人类认识和改造世界能力的重大突破，被国际公认为21世纪乃至22世纪最有前途的科技领域，也将引发下一场新的技术革命和产业革命。其中石墨烯（Graphene）作为新兴碳纳米材料，也势必将会引领这场新材料与技术革命，尤其是在构造材料、电子器件功能性材料等诸多领域，甚至，有相关研究人员惊呼石墨烯是“神仙创造”的材料，并预测“21世纪将是碳时代”。

先丰纳米专注于石墨烯新材料的研发，从2008年开始从事石墨烯材料的研发、制备，并于2009年成功将石墨烯产品推向市场，肩负石墨烯产业化的历史使命感，同时，也专注于类石墨烯、碳纳米管、分子筛、银纳米线等新材料发展方向。《Carontech Magazine》特邀先丰纳米董事长蒋旭先生进行专访，走近先丰，了解行业前沿，学习其发展道路上的宝贵经验。

【正文】

石墨烯是一种二维晶体，由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。其独特的结构使它具有优异的电学、力学、热学和光学等特性，性质决定用途，这也使石墨烯在导热散热、射频晶体管、超灵敏传感器、柔性透明导电薄膜、超强和高导复合材料、高性能锂离子电池和超级电容器等方面展现出巨大的应用潜力。

2004年，来自剑桥大学的安德烈·盖姆（Andre Geim）和克斯特亚·诺沃塞洛夫（Kostya Novoselov）成功分离出了单层碳原子层—石墨烯，它宣告了石墨烯时代的黎明和二维（2D）材料的兴起。不久，大量独立研究通过实验证实了石墨烯颠覆性的机械和电子性能，安德烈·盖姆等研究者也因此荣获2010年诺贝尔物理学奖。自此，石墨烯成了“材料科学和凝聚态物理地平线上的一颗新星”，进入大 众视野。

凭借优秀的物理性能，石墨烯也迅速成为各国高新技术企业、园区、科研院所研究的对象。随着大量科学证据的不断积累，石墨烯在基础物理学方面的重要性毋庸置疑，它同时也在商业领域创造了前所未有的高期望。目前我国石墨烯产业化发展势头十分迅猛，各地企业积极投建石墨烯项目，也涌现出一批以石墨烯为主导产业的特色产业集聚区。随着石墨烯行业规模的不断扩大，下游应用的不断延伸，2018年以来，石墨烯龙头企业纷纷投资建立新的生产线，扩大产能，以实现规模化生产。

蒋旭董事长认为，石墨烯之所以引发全世界的关注，其中一个很大的原因是石墨烯单层晶体的研制成功，将使其有望代替传统碳、硅产品。目前，江苏先丰纳米材料科技有限公司生产的石墨烯系列产品已经在导电印染、加热服饰、电器散热涂料、工业润滑油、运动器材等方面得到广泛应用。

缘起2009年，深耕石墨烯产品研发，打造核心竞争力

“先丰纳米，纳米先锋”，作为国际知名品牌，先丰纳米，科研起家，以“精耕细作、工匠精神”在研发石墨烯的基础环节不断深入，终立足于先进纳米材料。2009年，先丰纳米从南大科技园起步，从实验室规模的氧化石墨烯开始钻研，陆续不断延伸产品范围，单层石墨烯、石墨烯纳米片、石墨烯粉体、石墨烯浆料、石墨烯膜、改性石墨烯……，层层攻克产学研难关，从小试到中试，直到大规模生产甚至建立完整产线。2016年在南京市江北新区浦口经济开发区建立集研发、中试、生产一体的总部中心，2021年建设二期研发及生产中心，至今已经走过了13个年头。这也造就了一个品牌。

“什么是品牌力，我认为就是产品可信赖可依靠、具有核心竞争力以及消费者的认可与态度。所以我们对品牌的研发投入一直很大。举一个例子，先丰纳米刚开始进入市场最好的产品就是氧化石墨烯，价格在 1,000元/克，大概是黄金的三倍多，这么多年过去也没有降价，但这个产品一年的销售额就好几百万，可见国内外的客户对我们产品的认可度相当高，这也是品牌价值的体现。然而，品牌力需要不断加大研发投入以及产品检测监控力度。先丰纳米的产品每个批 次都要经过检测并记录，以及针对不同需求的客户，定制化研发新产品，与科研院所合作试用并测试反馈，从而真正满足客户的高端科研需求。另外，石墨烯系列产品的研发和提取都有很高的技术要求，其中一个环节稍微出现点问题就可能导致整个产品研发的失败，现在公司生产的石墨烯、类石墨烯、碳纳米管等产品都是当初大家共同努力的结果。”目前，先丰纳米定位于国际领先品牌，产品全球定价统一，公司石墨烯系列产品出口美国、德国、英国、新加坡等七十多个国家和地区，在国内石墨烯市场也具有较高占有率和核心竞争力。

专注于石墨烯的粉体，聚焦导电和散热应用领域

低成本、批量化、定制化制备所需要的石墨烯材料是石墨烯走向下游应用产品的关键。不同的应用领域对石墨烯的技术参数要求不一样。选择正确的、合适的专业石墨烯材料是重要前提。“我们一直坚持专注于石墨烯原材料的研发，有一定的情怀注入。”蒋旭董事长说道，“石墨烯的粉体也是我们的特色产品，纯度相对较高，含氧量、含氧基团比较少。目前国内做石墨烯浆料产品的企业很多，单纯做石墨烯粉体的企业较少。在这个基础上，我们也衍生了石墨烯散热产品，例如电加热涂料、电加热膜，以及石墨烯导电剂的浆料和粉体……不断对产品更新迭代。”

随着5G时代的到来，智能终端对散热组件扩热能力提出更高要求。石墨烯由于具有非常高的导热系数和极强的辐射率，单层石墨烯的导热系数可达5300 W/m·K，热辐射发射率在红外线范围为0.99，石墨烯导热散热产品逐渐成为散热市场的“热宠”，例如，石墨烯涂料、石墨烯导热膜在相应的市场大放光彩。

以散热涂料应用为例，由于受到空间、尺寸及环境的制约，无法采用加速对流的方式将热量交换出去，因此，通过涂层技术增强红外辐射散热是首选解决方案，也是提高散热器散热性能的重要途径。一般的散热涂料是以聚合物作为基材，再加入一些导热性能好的金属填料包括传统的金、铜、铝等，以及一些导热系数较高的非金属填料如氮化铝、氮化硅、氧化铝、氧化铍、氧化镁、碳纤维、碳化硅、碳纳米管等。以石墨烯为原料制备的石墨烯散热涂料就可以同时发挥其优异的热传导和红外辐射功能，涂刷在基材表面后能大幅提升基材表面的热辐射系数（达0.9以上），大大提升物体表面的热交换效率，降低物体表面及内部温度。

“导电和散热两大领域也是先丰纳米的石墨烯粉体主要聚焦的领域。今年，我们推出新产品——水性石墨烯散热涂料，主要用于提高大功率器件的散热效率，也可以将其涂覆于金属基复合材料表面，能大大提高其热辐射系数，加快热交换效率，同时石墨烯的独特片层结构使涂层具备更优异的防腐蚀性能，极大地提高了产品的使用寿命。另外，不同于市场上的油性涂料，水性石墨烯涂料，非常环保，没有异味。相对于市场上油性涂料15万/吨的价格来说，水性石墨烯散热涂料的价格十分具有优势，低20%，大约在12万/吨。”

目前先丰纳米的石墨烯产品系列主要从科研用和产业用两个级别出发，还有类石墨烯、石墨炔、碳纳米管等先进碳纳米材料，以及MXene、紫磷、金属纳米材料、分子筛、无机纳米材料等22大类1600多种前沿先进纳米材料，另外，先丰纳米也会根据需求，定制化纳米生物材料等系列产品。“目前，石墨烯系列占到公司产品比重的60%，其他先进碳材料占到30%左右，10%在定制化以及其他纳米材料。”蒋旭董事长说道。

石墨烯产品是“高科技”还是“噱头”？

作为一种二维碳材料，石墨烯的应用领域的确是非常广。目前，石墨烯在电子产品、家用电器、医药、纺织品等诸多领域得到广泛应用。最近石墨烯频繁出现在网上各种话题中，一些人对石墨烯加以渲染，认为石墨烯可以实现高端芯片的量产，用在电池上可以几分钟充满100%的电量，满大街的石墨烯理疗保健产品……，那么石墨烯究竟是怎样的一种新材料呢？由石墨烯制造而成的产品是高科技还是炒作噱头？

蒋旭董事长认为，“首先，对于石墨烯的科研价值，这一点是毋庸置疑的。自从2012年石墨烯被诺贝尔物理学奖获得者安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功提取之后，石墨烯就成为了全世界都密切关注的一种材料，由于这种材料的应用广泛，再加上本身又有不错的性能表现，因此石墨烯被各种“神化”，尤其是2012-2020年之间，掀起投资热潮，我国石墨烯企业如雨后春笋大量注册，并尝试生产石墨烯产品，但产业推进需要不断坚持研发和资金投入，尤其是一个 品牌的树立，是一个沉淀的过程，需要一定的核心技术，有自己的产品特点，而不是随着热点蜂拥而上。在2019-2022年这3年多的疫情下，现金流短缺时代，沙里淘金，淘汰了大批虚设企业，留下来的都是真正脚踏实地做事的企业。目前我认为，石墨烯行业的心血来潮的热炒作时代基本过去了，现在存活下来的也就是行业的几家代表性，有真正核心技术和产品的企业。”

海纳百川，开放合作，推动产学研进程

针对石墨烯未来前景，业内十分乐观，预计未来5至 10年，全球石墨烯产业规模会超过1000亿美元，石墨烯的市场潜在规模至少在万亿元以上。但一个新的产品进入市场前，需要经历千锤百炼，石墨烯也不例外。与任何其他即将商业化的新材料一样，石墨烯必须首先在制造和功能方面与现有技术兼容，才能促进其进入市场。为了使石墨烯走出实验室迈向商业化，前提就是需要大大降低石墨烯作为基本原料的成本，包括石墨烯的合成、储存和加工。另一方面，石墨烯 以薄膜和复合材料的形式出现了许多变化，由于石墨烯合成固有的热力学随机性，它们的尺寸和物理性质也不同。从一开始，特定的石墨烯材料将针对特定的应用进行合成，以及不同具体应用场景与需求的开发……，这就需要学术界和工业界必须携手做出重大努力，以及石墨烯生产公司也需要与下游石墨烯产品的公司密切合作，开拓创新，同时需要政府等多方支持。

“真金不怕火炼，我们专注于石墨烯原材料的开发，密切关注下游应用，与国内外领先的科研团队或者其他下游应用公司联合研发，不管是技术合作还是产品合作，都是我们一直坚持的路线。我们希望通过先丰纳米平台，联合国内外先进的课题组，将我们的产品使用实验中，探索新应用方向，并反馈建议，然后通过不断检验证与优化研发，来不断的探索石墨烯的实际应用方向，这就是为产业应用慢慢的打开门。当大量有前景和市场需求的产品出来以后，石墨烯产业也就慢慢推动起来。”蒋旭董事长说道。