富勒烯如此多娇,引无数英雄竞折腰
2020年6月12日,宁波DT新材料&材视课堂成功举办以“富勒烯产学研挑战&机遇”为主题的富勒烯专题云端会议,该云端会议分为主题报告和圆桌讨论两个环节。
富勒烯的发展史
我们的第一位报告人中科院化学研究所王春儒研究员引用了一首诗:
宋代辛弃疾的《青玉案·元夕》
东风夜放花千树,更吹落,星如雨。宝马雕车香满路。凤箫声动,玉壶光转,一夜鱼龙舞。
蛾儿雪柳黄金缕,笑语盈盈暗香去。众里寻他千百度,蓦然回首,那人却在,灯火阑珊处。
富勒烯在地球上本不存在,但却是宇宙星云的主要组成物质。1985年,三位英国和美国科学家在地球上模拟宇宙星云的环境首次人工合成了富勒烯,并因此获得了1996年诺贝尔化学奖。
如下图,中国计量大学何建伟研究员为我们仔细的梳理了富勒烯的简历,从1970年的预测,到1985年的证实发现,中间历经了15年,真是“千呼万唤始出来,犹抱琵琶半遮面”。1991年,第一家富勒烯企业SES的创立,到2015年,北京福纳康,DesignerCarbonMaterisl成立,一家又一家的企业痴迷于这个完美的小分子-“纳米王子”富勒烯。中间经历的曲折,经历的磨难以及创业过程中的企业家们的趣事是数不胜数。
富勒烯的应用
1.
护肤品
近日:上海化妆品企业伽蓝集团黑科技“小灯泡面膜”引关注。直播明星李佳琦预测富勒烯护肤品会火。相信大众对富勒烯的关注正在提升。不过,鉴于富勒烯全球产出颇为稀少的局面,为加强产品的整体供应链把控能力,自然堂与中科院纳米实验室展开合作,其采用的富勒烯是国内富勒烯研究领军人物、实验室副主任王春儒及其团队27年的研究成果,其纯度、安全性以及功效均通过中科院纳米实验室验证,保证安全有效,足以支撑自然堂“小灯泡面膜”的持续生产与投放市场。
此次自然堂推出的“小灯泡面膜”,之所以选择采用护肤黑科技——富勒烯,与其一贯以来对年轻群体消费需求的深入把握有密切关系。目前 “Z世代”受教育程度普遍较高,在选购护肤品时更理性、更专业、更关注功效,带动了“成分党”产品爆发。业内人士表示,“当消费者,特别是‘成分党’对产品的成分比较理解时,就会明白产品的效果,即成分等于功效,功效等于产品能够为我带来的价值。”(数据来源中国发展网)
2.
生物医药
2014年,中科院化学所利用金属富勒烯分子晶体纳米颗粒在射频辐照下发生相变的特性,结合肿瘤血管因快速生长而带来的结构缺陷特性,开发了一种靶向肿瘤血管的颠覆性癌症治疗方法,通过选择性地摧毁肿瘤血管,实现高效、低毒、快速、广谱的肿瘤精准治疗;富勒烯还具有高效淬灭自由基保护细胞的特性,化学所和富纳康正在基于此特性开发治疗糖尿病和脂肪肝的纳米药物。富勒烯目前已经作为化妆品有效成分被广泛地用于功能化妆品,具有抗衰老、去除皱纹、增加皮肤弹性的独特功效。
王老师给我们详细的介绍了富勒烯在生物医药的研究状况。其中也给我们介绍了富勒烯抗肿瘤药的研究思路。首先要保证药物的安全,其次要保证药物的有效性,最后保证原料和制剂的可控性。
3.
含能材料
炸药通常被称为“含能材料(Energetic Material)”。含能材料是一种亚稳定的物质,具有高能量密度的特点。在经特定刺激方式激发后会迅速地释放大量能量实现对周围物的毁伤,以此原理含能材料被设计用于各类工作,为生产生活提供了便利。西南科技大学教授彭汝芳老师报告中指出富勒烯由于球形结构和润滑性能可以作为一种钝感剂。硝基富勒烯可以作为一种燃烧催化剂。另外,富勒烯也可以作为一种安定剂,由于其强吸收自由基的能力,无毒性,相容性好等,并且富勒烯衍生物作为安定剂有很多的优点,安定效果优异。
4.
其他应用
富勒烯在润滑油,可以极大的降低轴承的摩擦力,使其寿命提高30%以上。其代表公司:日本的FCC,美国的MTR和中国的福纳康等。另外富勒烯在橡胶添加剂中能够大大提升原来材料的寿命和耐磨性能,其代表公司有日本丰田公司。富勒烯在类金刚石薄膜生长的均匀成核位置而起作用。其行业代表公司有日本的FCC公司和美国的Nano-C公司。当然,富勒烯在能源转化,生物检测,造影剂,军事军工方面还有更多的应用。
富勒烯产业
中国计量大学何建伟研究员在报告中写道:富勒烯如此多娇,引无数英雄竞折腰。那我们来数一数富勒烯的英雄们。富勒烯和富勒烯的衍生物的国内生产厂家,北京福纳康生物科技,内蒙古碳谷科技,苏州大德,厦门福纳新材料,成都有机化学,先丰纳米等公司。
在报告中,何老师也给我们分享了富勒烯国外产业的英雄谱。英国,日本,美国和欧盟都具有非常代表性的公司。从数据分析可知,国外的企业比国内要起步早20年,那么国内目前的技术积累和产业规模的差距相比于国外有多大呢,需要进一步的探索和产业界同仁们的支持。
富勒烯的挑战&机遇
本次的研讨会的第二环节是圆桌讨论。圆桌会议的议题有富勒烯的应用价值是否可观?富勒烯产业链的整体规模,市场的供求关系?富勒烯及其衍生物的产业化,真正的“上货架”。
富勒烯的衍生物有很多已经“上货架”,规模更大一点,发展的更好一点,才能正真发展。尤其在生物医药方面,富勒烯需要产业界的参与。厦门大学谢素原老师说道。
富勒烯正真的发展,需要时间的验证。王老师说:在中医药领域的探索已经将近十年,在重大疾病方面的研究,富勒烯都责无旁贷,并且会展示出其真正的价值。“富勒烯在化妆品的应用,都是比较认可的”。彭老师如是说,“最主要现在把富勒烯的生产成本大大的降低,是推动富勒烯产业链的发展的最大的挑战之一”。
厦门福纳新材料科技有限公司朱常峰董事长在圆桌讨论中给我们带来令人鼓舞的信息,该公司的生产线将在今年年底将会达产,C60的生产将可以达到吨级,纯度可以达到4个9的纯度。吨级的产能可以达到国内外对富勒烯原材料的需求。王老师说,市场的性价比能够达到需求,找准市场,才是正真推动富勒烯的产业发展。目前国内外对富勒烯的需求没有达到非常大的量,但是未来对富勒烯的应用开发,市场需求应该能够获得突破。
目前富勒烯的瓶颈还是在市场,需要被市场承认,才能实现产业化,必须发展出不可替代的应用,价格的问题将不再是问题。
在问答环节:
1.富勒烯靶向治疗癌症方面有哪些应用和前景?以及它的分子生物学机制?
富勒烯在靶向治疗方面已经试验过几千只的小鼠,机制非常明确。
应用在实验阶段,正真做成药物,还需要几年的研究。
2. 富勒烯的成本,批量和稳定性?
富勒烯的产量和批次的稳定性是工业生产最看重的因素。厦门福纳新材料科技有限公司朱常峰董事长在报告中讲到,富勒烯的成本降到万元以内每公斤是他们的追求,但是富勒烯发挥它的性能,包括在富勒烯在润滑油,富勒烯添加剂配方的研究,也就是富勒烯+产品,才能正真找出富勒烯的生产和应用成本。
如何使富勒烯实现弯道超车,需要全体全体同仁一致的努力。“合纵连横,内引外联”,将是目前富勒烯产业需要考虑的。从市场需求,政府资源,资本市场资源,产学研合作,国内国际合作等综合考虑,找到富勒烯的突破点。
最后,路漫漫其修远兮,吾将上下而求索。富勒烯的产业化正在逐步蓬勃的发展。离不开我们的科研界的科学家们兢兢业业的身影,也需要我们产业界的大力的支持,也离不开国家政策的支持。