高超教授：中流击水，潜心创新，筑梦“烯”美天下

石墨烯纤维的优势是导热性能特别好，所以高烯科技推出的首款系列产品即是高导热石墨烯基碳纤维，对标产品是主要应用于导热领域的传统中间相沥青基碳纤维材料。“导热性能一般以美国 K1100 产品为代表，导热率可以做到 900~1000 W/mk，但该类产品对中国是禁售的。目前，国 内可以小规模生产600 W/mk 左右热导率的产品，和国际上有很大差距。”高超老师说到。沥青基碳纤维是以沥青为原料，经过中间相提取、纺丝、碳化、石墨化的传统路线制造而得，脆性大，成本高，性能难以进一步提升。

高超老师团队石墨烯纤维打结图，
入选 Nature 杂志 2011 年度全球最具影响力图像之一。

“我们这款由石墨烯片堆叠起来的石墨烯纤维，因为原料本身的基元尺度很大，决定了做出的产品导热优势明显。”高超老师从技术层面介绍到。石墨烯纤维材料，实验室样品的热导率可以超过 1400 W/mk，工程化产品也至少超过 1000 W/mk，导热率已经超过了国际上最好的传统沥青基碳纤维。“当然，做产品也要讲性价比，工艺路线的选择至关 重要，我们采用了更简便的技术和工艺，产品有性价比优势，这样就会有广阔的市场前景。”高老师补充到。

石墨烯基碳纤维，图源：高烯科技

而从宏观层面讲，石墨烯纤维优势更加明显。传统的路线是从石油到沥青到碳纤维，或者石油到高分子（如 PAN）再到碳纤维。“我们采用完全不一样的技术路线，从石墨到石墨烯到碳纤维，这是一种全新的、自主可控的技术路线，具有全链条自主知识产权和原创技术。”高超老师解释到。此外，石墨烯碳纤维在未来发展的潜力上也具有优势，比如导热、导电、模量及强度。理论计算表明，这些性能参数都会超越传统的技术路线产品。“石墨烯纤维的潜力很大，未来可以做成结构功能一体化的纤维材料。结构就是强度、模量等力学性能，功能就是导电、导热等特性集成。”高超老师说到。

伴随着优越的性能，技术难点亦是非常突出，比如前面所提到的丝束技术。“从1根到1000根，未来到 1万根，这个技术是很难的。传统的碳纤维甚至已经做到了48000根（48k）。当然，突破万根就是属于技术迭代，后面难度相对就会低一些。最难的是从0到1，我们经过12年的摸索，丝束的工程化也积累了一些技术，获得了一些突破。”高超老师说到，“同时，做产品还需要稳定制备，这是一个包括传统碳纤维同样都会面临的问题。如果没有多年的积累，很难解决这个难点。丝束的均一性、制备稳定性，既要有科学方法的突破，也要有工程技术的突破。”

躬行践履，打通石墨烯原创硬科技产业化之路

敢于突破科研惯性，使得高超老师在石墨烯材料宏观组装领域重磅成果脱颖频出，经典工作频频登上顶级期刊，其中最令人瞩目的是被称为石墨烯宏观组装的四大发明：石墨烯纤维、石墨烯无纺布、石墨烯连续组装膜、石墨烯气凝胶。然而，高超老师并不满足于此，他身上有着自己的使命感和责任感，那就是推动石墨烯宏观组装材料的产业化。“科学家创业的出发点或者使命，绝不是单纯为了赚钱，而是要通过成果的转化，证明科学研究有真正的价值。其次通过原创技术贡献，为这个行业健康发展起到一个标杆引领作用。最后，要通过产品的持续创新力推动社会进步、提高人民生活水平乃至促进人类文明。”高超老师在接受“高分子科学前沿” 的采访时说到。

一些观点认为，高校老师的任务就是做好科研不适合去创业，产业化应该由别人去做，这无关对错，只是理解不同。诗云：纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。这正好契合了高超老师的理念，他认为做新材料必须要走向应用。“如果我们做研究的都不去做产业化，谁都不迈出这一步，不做0到1的工作，请问这个材料怎么才能走出实验室走向应用？”。高超老师说到。

这个产业化的时间跨度和路程会很长，缩短转化周期便成了努力的关键点。“如果你不亲自去做，你就不知道哪里有问题，我认为做石墨烯新材料，没有应用是没有大前途的。如果都不去做应用，经过十年以后，可能这个学术方向就会没落，这意味着我们所有的前期研究可能将归零。”高超老师说到，“相反，如果有人迈出了第一步，把这个应用方向 打开，那未来就会有第N个人加入进来，研究生毕业了就可以继续从事产业化的工作，培养一批石墨烯创业及产业人才，整个方向就活跃起来，学术研究、产业应用都会蓬勃发展，人类文明也相应的进步了。”

同时，高超老师认为科研院所和企业的定位要明确，既要合作，也要分工。“从科研的角度，高校和科研院所要做好基础研究和模型验证；而企业是要根据市场，找准需求、突破技术、稳定生产和提供高性价比/高价值的产品，不能本末倒置和模糊。”高超老师解释道，“如果要把中间转化涉及各个环节的桥梁和链条逐步打通，需要有一批人实现跨界，既要做科学家，又要做企业家。有了第一个跨界的人，大家就能互通有无、互相理解、协同前进，最终打通某个具体成果的科学、技术、工程、装备、控制、产品六大环节，把论文成果转变为有竞争力的产品”。

高超老师团队，一直秉持着一个初心，就是要打通石墨烯原创硬科技产业化之路。近期，以石墨烯纤维发展历程为例，高超老师在综述文章中首次提出了石墨烯产业化“IPI”路线图新观点。“IPI”，就是从科学到产业需要经历的几个阶段，第一阶段“I to P，Idea to Paper”，是原创科学，指拥有首个原创想法并发表首篇论文成果，是让人知道这个想法并可以继承发展下来；第二阶段“P to P，Paper to Paper”，是深化科学认知，有了原创的第1篇启发，就有一个小方向，后续会继续做更好更优的系列研究；第三阶段“P to I，Paper to Industry”，是成果转化，以大量科学研究为基础，把有产业化前景的部分抽出来转向变成产品，服务社会。这就是“IPI”的几个阶段。

图源：《A review on graphene oxide: 2D colloidal molecule, fluid physics and macroscopic materials》, Applied Physics Reviews, DOI: 10.1063/5.0128899

可预见的是，随着科学研究深入和商业市场反馈，我们有望看到石墨烯产业从“P”到“I”阶段的过渡，包括从科学、技术到工程的三个阶段。一系列最先进的应用，如高性能新型碳基纤维、先进航空航天热管理材料、轻质柔性能源装备和医疗传感器件等，经历了积极的探索和转化，已取得了一些重大的进展。预计在不久的将来，石墨烯材料将以新一代精密电子产品、高性能复合材料和可穿戴纺织品等形式积极融入到人们日常生活中，为全人类的福祉掀起新一轮碳材料潮流。

高超老师从事碳材料研究已经有20余年，石墨烯研究更有15年时间，而做产学研也近10年。“这么多年的研发探索积累，从烧瓶到吨级反应釜，高烯科技打造了一个“122”产品体系。”高超老师介绍到。“1”是一片原料，就是单层氧化石墨烯。第一个“2”是两根纤维，第一根纤维就是复合纤维，是把氧化石墨烯加到化纤里，做成康护纤维或多功能复合纤维；第二根纤维就是石墨烯基碳纤维。第二个“2”， 是指两张膜，第一张是散热膜，产品已经在航天上得到应用，民用也在切入中；第二张是发热膜，高烯科技的高柔性石墨烯发热膜已在汽车及电热产品中规模化应用。

高烯科技基于单层氧化石墨烯原料，攻克了系列技术难题，制备出石墨烯多功能复合纤维。纤维手感柔软细腻，适合制造如内衣、塑身衣、瑜伽服等各类贴身衣物。2020年，高烯科技就推出了“烯凤凰”（现商标名为希凤凰^®）石墨烯终端用户产品，如石墨烯远红外光波毯、石墨烯多功能纤维袜子、被子等，用黑科技打造健康美好生活，让石墨烯走进千家万户，产品颇受消费者们的青睐。

石墨烯系列产品，图源：高烯科技

高烯科技已经形成了管理、技术和生产相对比较齐全完备的团队。企业和产品也先后获得“国家高新技术企业”、“专精特新小巨人”、入选中国市场黑科技 Top50、打破欧美垄断的35个核心技术等一系列荣誉和称号。“我们创业团队有两名博士联合创始人，一支合适的创业团队非常重要，这也是我们创业成功的主要因素。”高超老师说到。

2019 年 6 月 6 日，高烯科技荣获 IGCC 全球首个单层氧化石墨烯及石墨烯复合功能纤维认证证书，向石墨烯产业化迈进了一大步。

做好科研或者仅仅做好创业都不容易，而把这两者都要做好，更是难上加难。“个人的经历和能力都是有限的，既要做好创新，又要做好创业，能够将两者比较好的平衡起来关键是要靠团队。”高超老师说道，“组建好科研及创业两支团队，科研做最前沿的研究，创业做高性价比的产品，各自要定位明确，目标清晰”。

石墨烯纤维团队合影，图源：高烯科技

“相信团队，依靠团队，壮大团队，引领团队，共享团队”这是高超老师关于团队创建、运行和管理的箴言心得。“首先，组建起来的队伍你要相信团队并放权，不能事事都要亲力亲为。第二，有困难了，大家一起想办法解决，有突破的方向，组织团队一起继续攻坚。第三，团队发展壮大，解决问题的能力和力量就越强。像我们的科研团队，发展至今将近 50人，企业也是从开始的几个人，慢慢扩充到现在的100多人。第四，作为团队负责人，要引领团队发展方向和引导解决思想问题，方向在哪里？遇到困难和问题怎么解决？如何走出低谷？团队小伙伴出现思想问题如何引导解决？第五，所有荣誉和成 果的共享，是团队能够壮大、发展、团结和向前的一个根本所在。”高超老师解释到。

【高烯科技小档案】

杭州高烯科技有限公司是国家级专精特新“小巨人”企业、国家高新技术企业、国家石墨烯创新中心股东企业，创建于2016年，注册资本6600万元，研发中心10000平米。公司秉承首创（First）、极致（Best）、使命（Most）“3T”经营理念，致力于单层氧化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，三十几名专职研发人员均来自国内外知名高校，拥有中国发明专利200 余项、国际发明专利20项、省级工业新产品 10余个。成功开发出“一片原料两根纤维”（即单层氧化石墨烯、石墨烯多功能复合纤维、石墨烯基碳纤维）为核心、石墨烯电热膜及散热膜为重要应用的石墨烯产业链技术。

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、单层氧化石墨烯改性功能纤维尼龙 6产品认证证书。单层氧化石墨烯改性功能纤维荣获石墨烯联盟全球“2021年度最佳石墨烯产品创新奖”（石墨烯奥斯卡奖）；单层氧化石墨烯技术成果入选“2020-2021年度中国市场黑科技TOP50”榜单，紧跟航天、华为、龙芯之后位居第六位！

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。于 2022年注册成立了民办非企业单位–杭州市余杭区东明石墨烯研究院，聚焦石墨烯产业核心 技术、推动石墨烯成果转化及产业化。目前，高烯科技正推动建立高烯联盟，与产业链企业共享其原创技术及知识产权，带动大家一起高质量发展，共同致富，逐梦蓝海，助力中国式现代化建设。

责任使命，注解创新创业中的体会与感受

习近平总书记提出的“坚持面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康”的“四个面向”，为我国推动创新驱动发展、加快科技创新步伐指明了方向，激励着广大科学家和科技工作者肩负起历史责任，不断向科学技术广度和深度进军，为创新发展提供了强有力的导航指引。

“科技成果转化是一个艰难的过程，对于一些偏原创性的成果更加难，创业道路时刻伴随着艰难险阻。但是从创新到创业这条路我们这一代人必须要走通，这是我们的使命，不管它有多艰难。”高超老师说到，“我们处在一个伟大而美好的时代，从国家到地方都在鼓励创新、鼓励原创、鼓励科创。有了这种创新创业的大好氛围和一致认识，会使我们的困难大大降低”。

“梦之所引，虽远必达；志之所趋，虽艰必克。”高超老师经常这样鼓励自己。而在通往成功创业的路上，高超老师也有比较深刻的体验和感受，家庭的支持和团队的道合就是他认为最重要的坚强后盾。“第一，家庭的支持应该说是最关键的。如果家庭不支持你创业，今后一旦遇到困难，你的内心就会崩溃，工作进展就会比较困难，我很感谢家人对我的支持！”高超老师说到，“第二，创新和创业的两支团队大家基本上要是一路人，是一个志同道合的团队。第三，要量力而行，创业尤其如此，资金不够的时候还是要慢一点，不要把摊子铺得太大，自己有多大力气，干多少活。第四，坚守初心，因为创业的道路充满艰险和诱惑，遇到难关，深入理解我们的使命，会使自己清醒；遇到诱惑，思考一下我 们的初心，会使自己冷静。守住初心，知道我们想要的是什么，才能够坚定地坚持把这条路走下去。”

高超老师认为创新需要有不同的层次，可以是原始创新，可以是技术革新，也可以是产品的升级迭代。特别是产品创新，有时候是不需要大的创新，一些小的革新、性能优化也是创新。“当然，我们做自然科学，强调要多做硬科技创新。比如最近比较火的 ChatGPT，前些时间的 AlphaGo 等，都需要人们强大的智慧注入，他们都算是硬科技的大创新，我们尤其要关注和支持引导。”高超老师说到，“此外，一些简单的组合创新，或者信息差创新也是需要的，但做科学研究不能都是做这些事儿，更需要提倡原始创新。现在流行一个说法，叫‘要解决真问题，要真解决问题’，创新没有最新只有更新， 是一个不断进步发展的过程”。

创新、创业是一个持续不断的过程，需要科学合理、依次递进。高超老师总结了在这一过程中更要秉持的一些重要理念。第一是开放，保持开放的心态和格局，迎接知识的快速更新迭代，故步自封很难创新，颠覆你的往往是局外人。第二是包容，不同的学科、不同的产业领域、不同的人都值得去尊重，不同的观点要和谐共处，君子和而不同。第三是学习，不管是模式创新、硬科技创新还是组合创新，大家都需要多交流，多学习，保持进步，硬科技也要将技术和商业模式融合起来。第四是跨界，做自然科学的可以借鉴AI，做材料的可以借鉴生物，做纳米的可以借鉴分子科学。第五是共生，科学和产业要有机结合，不同产业要共生发展，同一 产业链更要共生共荣。“我们推出的康护纤维，也是希望产业链中的所有企业一起来发展壮大和升级转型，大家一起获得成长。”高超老师补充到。第六是共享，科学家的成果要与社会共享，一个企业的进步要与社会共享，个人的成功、个人的成果也要与团队及全社会共享，就可以美美与共，走向共富。

结语

高超老师曾经说过：“奋斗中，你不会失去任何东西，反而可以获得能量和能力。这会照亮你前行的路。”在石墨烯基碳纤维材料的科学研究和产业化落地两方面，高超老师团队都做出了令人敬佩的贡献和实现了技术突破。每一点一滴的发展，都凝结了研究人员和工程师们的巨大心血及精力。再接再厉，乘势而上，努力打通“科学-技术-产品”的科学原创之路，尽快建成大规模生产线，实现产品市场化，是高烯科技发展进程中一个里程碑式的阶段性 愿景。希望我们也可以借鉴高烯科技“烯美天下”的愿景，以石墨烯发展为依托，开拓我国原创硬科技产业化发展的梦想和征途！

浙江大学高超教授课题组合影，图源：浙江大学纳米高分子课题组