護目鏡起霧？江蘇研發石墨烯新產品不起霧護目鏡(Graphene)

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CP-MG 2020325 10:00
資料來源：石墨烯快訊、Mat-test.com
圖片來源：清華大學新聞網、江蘇江南烯元石墨科技

​被譽為“黑金”的石墨烯是一種強度高、韌性好、重量輕、透光率高、導電性佳的新型納米材料。疫情防控期間，在“超級材料”石墨烯的“加持”下，護目鏡和兒童口罩兩款產品成為好評不斷的防疫“法寶”。近日，交匯點記者連線江蘇省石墨烯創新中心相關負責人，為大家揭開它們的科技面紗。

另闢蹊徑，源頭杜絕護目鏡起霧

在抗“疫”一線，護目鏡是醫護人員必不可少的防護裝備之一。然而，由於防護服密不透風，醫護工作者長時間作戰常常會大量出汗，導致護目鏡起霧嚴重，影響正常工作和生命安全。不久前，一段網絡視頻就記錄下了荊門市第二人民醫院感染科三病區的護士餘琪琪連續工作6小時後，因護目鏡模糊而連摔三級台階的畫面，十分危險。

為解決醫務人員佩戴護目鏡產生的霧氣問題，常州烯旺新材料科技有限公司創始人、江南石墨烯研究院名譽院長馮冠平聯合清華大學長庚醫院、江蘇省石墨烯創新中心等多家單位研製出了石墨烯防霧光療護目鏡。 “這款護目鏡的關鍵材料石墨烯的製備以及將石墨烯膜轉移到護目鏡上的製作過程是在江蘇進行。為盡快解決護目鏡起霧問題，團隊成員加班加點，從提出構想到產出樣品僅用了七天。”馮冠平說。
防霧功能如何實現？ “很多人會聯想到目前市面上很常見的防霧泳鏡，實際上這和我們所研發的石墨烯防霧光療護目鏡有很大區別。”江蘇省石墨烯創新中心總經理、常州第六元素材料科技股份有限公司董事長瞿研接受周刊記者採訪時表示，一些研發機構曾嘗試在護目鏡上塗一層化學物質或納米材料，但效果並不理想，其主要原因在於此“霧”非彼“霧”。

游泳時所起的“霧”主要成分是水，但醫護人員護目鏡中所起的“霧”卻並非是純水。 “泳鏡之所以可以防霧，主要是泳鏡表面有一層疏水的膜，使水無法附著。而汗液裡含有油脂，可以視為一種混合型的'溶劑'，因此，純疏水或者純疏油的塗層往往無法起到理想效果。”

瞿研表示，目前“雙疏”塗層的研發仍是行業內的難點所在。他舉例說明，水潑到手機屏幕上一般會結成水珠流下，而手指觸碰手機屏幕後卻常常留下手印。 “因此，我們另闢蹊徑，嘗試從露點的角度上來解決問題。”簡單來說，汗液蒸汽碰到了比較涼的鏡面後，達到了露點，從而由氣態轉為液態，形成白霧。如果能將鏡面加熱到與體溫一致，則可以很好的解決這個問題。

石墨烯防霧光療護目鏡正是利用功能化石墨烯透光性和電熱特性，在鏡架上加裝一塊鋰電池，在透明透光的情況下給護目鏡加熱，從而達到防霧和光療的雙重效果。 “石墨烯遠紅外發熱可以促進眼周血液循環，緩解眼部疲勞。同時，對於那些本身需要佩戴近視眼鏡的醫護來說，由於護目鏡溫度的升高，護目鏡中近視眼鏡的溫度也得到提升，因此近視眼鏡的鏡片也不會起霧。”據了解，此款護目鏡充電一次可連續使用6小時，且可進行消毒。

江蘇省石墨烯創新中心正式獲批試點建設，旨在以國家重點領域和石墨烯行業的發展需求為導向，突破制約產業鏈各環節協調發展的技術和機制障礙，提升江蘇石墨烯創新發展水平，樹立江蘇石墨烯品牌標杆。

據悉，江蘇省石墨烯創新中心由江南石墨烯研究院發起，採用“公司+聯盟”的運行模式，以江蘇江南烯元石墨烯科技有限公司為載體，依托江蘇省石墨烯產業技術創新戰略聯盟，通過科技創新成果的不斷轉化，持續孵化和培育一批石墨烯企業。目前，創新中心已初步具備從石墨烯裝備製造、石墨烯原材料製備到石墨烯產品下游應用的產業培育能力。

瞿研說，今後，創新中心將繼續圍繞產業鏈中低溫等離子CVD卷對卷、新一代石墨烯薄膜製備方法、綠色氧化還原法製備石墨烯粉體、動力鋰電池用石墨烯導電添加劑、熱管理系統、改性塗料、電力電纜、石墨烯/尼龍複合材料這8項工程技術和材料基因工程、石墨烯射頻器件、石墨烯CMOS傳感器、石墨烯增強金屬基複合材料4項前瞻技術開展重點研發
除此之外，實踐中還存在另一個棘手問題：市場上多數口罩是通過靜電吸附微小顆粒物，但戴一段時間後，佩戴者呼吸所產生的水汽會讓靜電消失。測試數據顯示，配戴一個小時吸附效果就會顯著下降而致吸附失效。 “這正是我們需要適時更換口罩的原因。長時間戴著失去靜電吸附能力的口罩，非但起不到防護作用，反而可能吸入脫落物，後果不堪設想。”瞿研說。

為此，東南大學孫立濤教授與常州碳星科技有限公司聯合崑山好六石墨烯技術有限公司、蘇州市好孩子集團等企業聯合研發出了一款專為兒童的仿生智能呼吸口罩，即兒童KN95級石墨烯防護口罩。繞過靜電技術，這種新型口罩借助石墨烯超大的物理吸附能力，可實現對微小顆粒物的直接吸附，避免遇水汽失效的問題，可以長時間保持高效吸附率。據測試，其防護效果級別達到了2016年新標準規定的最高級別：A級。因為石墨烯材質的特殊性，這款口罩可消毒後重複使用，只需要更換清潔隔片和濾芯即可。

儘管這款口罩小巧輕便，但它的內部卻大有乾坤。瞿研介紹，除了五層過濾網共同作用下的高效過濾之外，這款口罩採用純液態醫用矽膠製成，柔軟親膚且密封度高。同時，內部配有仿生呼吸送風系統，根據佩戴者呼吸節奏，感應式送風系統可自動調節送風大小和頻率，為兒童提供舒適呼吸環境。





深圳清華大學研究院創始院長：馮冠平：

74歲的深圳清華大學研究院創始院長、烯旺科技創始人馮冠平迅速組織清華大學長庚醫院、江蘇省石墨烯創新中心等多家單位科研團隊，用一周左右時間研製出了石墨烯防霧光療護目鏡。

曾領銜發明「SARS」時期首台紅外體溫檢測儀

作為中國曾經最年輕的傳感技術專家，馮冠平在49歲南下創辦深圳清華大學研究院，大膽成立中國首個「孵化器」，並在任期內孵化企業1000多家、投資企業300多家，約20多家上市。

2003年「非典」期間，馮冠平臨危受命，在連奮戰七天七夜後，領銜發明出世界上第一台能快速檢測出「發熱」患者的儀器——紅外體溫檢測儀，隨即用於深圳—香港口岸通關，並快速推廣應用到全國。此後，其團隊又推出手溫測量式、額頭定位式、掃描式三種紅外測溫儀，以適應不同需求。直到今天，紅外測溫儀仍在抗擊新冠肺炎疫情中被廣泛使用。

此次研發的石墨烯防霧光療護目鏡，則得益於馮冠平近年來在石墨烯研發領域的深耕。作為中國石墨烯產業奠基人，馮冠平退休後，於2015 年創辦烯旺科技，探索石墨烯民用及產業化，主導研製出超薄透明的石墨烯電熱薄膜技術，並推出了全球首款石墨烯發熱服，被坊間認為是其具有像徵意義的「第101次創業」。

「護目鏡送抵武漢部分醫院試用後，醫護人員也在透明度、密閉性、消毒等方面提出更多建議。目前，我們正在抓緊時間改進技術，包括擴大護目鏡電池容量、優化護目鏡佩戴舒適度等，新的護目鏡很快就會生產出來。」馮冠平透露，烯旺科技還將與清華大學探索更多抗擊疫情的科技產品和解決方案，為打贏疫情防控阻擊戰貢獻科技力量。