石墨烯負氧離子海島超纖新材料市場應用與展望

張哲 黃松梅 李少華 吳仲廣

21世紀以來，我國汽車工業有了長足發展，據中國汽車工業協會統計，2017年我國汽車產銷量分別為2 901.5萬輛和2 887.9萬輛。其中，乘用車產銷量分別為2 480.7萬輛和2 471.8萬輛，轎車在17年時間增長了近40倍。2018年出現下滑，2019年更遇到了美國“單邊主義”下的全球經濟下行，多米諾效應導致整體汽車市場寒冬降臨。

進入2019年1月份，汽車銷量明顯下滑，各大主機廠使出渾身解術來提供銷量。為提振市場，行業普遍認為技術創新是各主機廠當前必抓的大事，而創新不僅需要進行跨界思維，更要有戰略性和前瞻性研究。

汽車內飾設計的創新一直是主機廠設計師改變思路的首選科目，而內飾材料的創新首當其中。2019年4月，第十八屆上海國際汽車工業展覽會不僅展示了大量類麂皮的應用，而且也出現了眾多跨界產品遍地開花，僅汽車內飾皮革新材料一項就有透光革、恒溫革、溫變革、變色革、3D革、光影革、波導革、智能革、石墨烯負氧離子革、無溶劑革等眾多內飾新品亮相。其中，負氧離子皮革新材料無疑成為未來提升汽車內空氣質量的亮點，同時也憑借“個性需求的中高端產品”營造健康車這一賣點，受到廣泛關注。

1 負氧離子產生原理及作用

眾所周知，負氧離子來自于空氣，而空氣中主要成分是氮氣、氧氣、二氧化碳、水蒸氣和惰性氣體等。占空氣成分78%的氮氣相對穩定，不容易被激發發生氧化還原反應，惰性氣體更難以產生化學變化，因此所謂負氧離子基本都是空氣中的氧氣受到激發，帶負電而產生的負氧離子，簡稱“負氧離子”。

自然界中負氧離子產生多是因為宇宙射線、紫外線、放射線輻射、高壓雷電、水流沖擊、光合作用等。負離子越高的地方空氣質量越高，一般空氣等級越高的地方，負氧離子含量也越高。由于負電荷可以提高人體血液中的氧含量、使人安靜，有利于身體免疫系統提高；帶負電荷的負氧離子能夠促進細胞活化，促進新陳代謝，維護離子的平衡；能夠保持體液弱堿性，達到抗氧化，分解乳酸，促進自愈力。相比而言，正電荷會使人體血液含氧量減少，易刺激人興奮，免疫系統下降，不利于身體健康。

在日常居住的房間里，長時間運轉的空調會產生大量正電荷，負氧離子含量則較少，所以長時間在空調房間里，人們會有疲勞感，這就是所謂的“空調病”，正是正電荷“作祟”的結果。負氧離子因為帶有電子，有還原作用，可以和甲醛反應生產二氧化碳和水，故對室內空氣和車內空氣去除甲醛效果明顯，根據國檢報告，項目產品可以實現甲醛去除率80%以上。

近年來汽車內空氣質量已經提到議事日程。2011年，國家質量監督檢驗檢疫總局參與制定了《乘用車內空氣質量評價指南》，從而對汽車內的空氣質量提出了新要求。

2 人工合成的負氧離子超纖新材料

改善車內空氣質量，必須采用環保的內飾材料和環保的制作工藝，制作工藝確保對于材料產生的有害氣體進行后去除，這些都是擺在環保質量工程師面前的任務，而采用負氧離子新材料技術可以幫助質量工程師解決此問題，人工負氧離子合成材料因此得到快速發展。

由于自然界中的負氧離子離人的生活區比較遠，無法隨意獲得。為改善人們生活質量，現實生活中如果想得到更多的負氧離子，多數都是采用人工方法：利用人工合成材料來激發空氣產生負氧離子，“負氧離子新材料行業”也因此產生。

負氧離子新材料產生原理和制作方式不同，放射性問題也千差萬別，不可一味追求負氧離子的產生量，而忽略材料的輻照問題。人工合成方法絕大多數都是采用具有放射性的礦石材料激發空氣產生，因此放射性元素產生的輻射是制約能否批量應用的關鍵，而放射性元素限量標準是懸在每一個負離子產品生產企業頭上的利劍，負氧離子材料必須滿足現有國家強制標準——GB 6566—2010。

那么放射性元素一旦超標有何危害呢？放射性物質超過一定標準就一定會造成危害。研究證明，有負氧離子激發功能的建筑裝飾材料用于室內、車內的裝飾，放射性超標會直接影響消費者特別是兒童、老人和孕婦的身體健康，使人體免疫系統受損害，主要體現在2方面，即體內輻射與體外輻射。

目前市場上出現的負氧離子材料產品基本有3種。第1種材料沒有負氧離子也沒有輻射，只是宣傳含有負氧離子激發釋放，屬于明顯的假冒產品；第2種材料有負氧離子激發釋放，但是放射性輻照和重金屬嚴重超標，屬于劣質產品；第3種是材料負氧離子激發釋放比較穩定，放射性輻射不超標或無內輻射，但是這種合格材料需要到資質齊全且正規工廠或單位才能買到，相對價格比較高。

3 石墨烯負氧離子超纖新材料

天守（福建）超纖科技股份有限公司（簡稱“天守超纖”）采用的負離子激發劑是以極性稀土材料作為主激發源，采用石墨烯材料作為催化劑，使其激發強度增大，不產生γ射線或及α射線（內輻射主要是γ射線所造成），沒有內輻射即內輻射為0，經國標GB/T 28628—2012檢測材料誘生空氣負氧離子量為6.81×107ions/（s·m2），甲醛去除率達到80%以上，相當于森林中瀑布附近的負氧離子量。

因其極性材料表面帶有永久性的0.02mA微弱電流，會在極性材料微小顆粒的兩極形成類似磁場的流離電子層。眾所周知，磁性物質體積越大磁場越強，而極性材料確恰恰相反，粒徑越小流離電子層的電離效果越好。加之氮氣屬于惰性氣體、它雖然占空氣成分的70%以上，但不會被流離電子電離。氧則屬于活性氣體、有強大的氧化性，氧原子攜帶一個或多個負電荷是負氧離子形成的2個必要條件。至于產生周期，因為激發負電荷的形成流離電子層的射線為β射線、其半衰期極為漫長、碳同位素檢測為13萬年左右，所以負氧離子的激發釋放是附著體不滅失，負氧離子就會持續被激發釋放。

目前，國際通用的輻照強度的標準單位為希沃特（Sv）、毫希沃特（mSv）、微希沃特（μSv）。每個國家依照本國所處的地理位置的不同，規定生產或進口商品的輻照強度也不一樣，一般規定為2～6mSv。以歐盟為例，其規定國家公民每年所承受的輻照強度為不高于2mSv，按照以上標準，材料表面的輻照強度不得超過0.23μSv，如果按0.22μSv/h×24h×365天=1927.2μSv=1.927mSv<2mSv，則滿足標準；如果按0.23μSv/h×2 4 h×3 6 5天= 2 0 1 4 . 8μS v = 2.014mSv>2mSv則不符合標準。

圖1是市場上銷售的負氧離子材料輻射性和筆者團隊自主創新石墨烯超纖新材料的輻射對比情況，石墨烯超纖新材料可以保證材料激發每立方厘米釋放1萬個負氧離子沒有內輻射，而外輻射不超過0.5μSv，而市場上多數負氧離子粉劑制作的新材料雖然也有負氧離子幾千個，但是輻射會超過到標準要求的幾倍甚至10倍以上，危害性很大。

通常購買負氧離子材料時，其負氧離子檢測和輻射檢測結果需要體現在同一個報告中，這樣能夠確保該檢測結果數據來自于同一材料，

天守超纖的系列負氧離子激發超纖新材料本以優異的測試數據已經贏得眾多消費者的認可，可以確保每立方厘米空間穩定激發5 000個以上負氧離子，不僅在汽車后市場和改裝車得到大力推廣，也在家裝賓館軟包裝領域得到逐步推廣。面對主機市場，針對車內空氣質量展望未來，天守超纖將以負氧離子超纖新材料為核心融入更多的具有特殊屬性的高分子材料，助力中國汽車空氣質量提升，營造健康車，為功能性材料的發展，讓廣大民眾徹底用上安全、高效的負氧離子產品為己任。

4 結語

相信在不久的未來，隨著人們對生活質量的要求越來越高，對車內空氣質量的重視程度也越來越強，石墨烯負氧離子超纖新材料必將在中高端的汽車內飾項目上得到廣泛應用，更多地服務主機廠，幫助環境工程師解決更多空氣質量問題，更好地服務于汽車行業，助力汽車內飾行業走向個性化、功能化、生態化轉型升級，為人類美好出行提供支持。