刘明贤

暨南大学化学与材料学院

教授、博导

材料科学与工程系主任

暨南大学纳米生物材料研究实验室

负责人

广东暨纳新材料科技有限公司

首席科学家、创始人

主要研究方向是

天然纳米材料的结构与性能

以埃洛石纳米管

甲壳素纳米晶为主要代表

2019年获非金属矿科学技术一等奖

2020年获广东省自然科学二等奖

文 | 谢邦彦 采编｜李佳琪

校对｜吴政希 图｜由受访单位提供 

你可曾想过，在高新技术产品中用途广泛的纳米材料，其实蕴藏在自然界形成的天然材料之中？可从高岭土矿石中提取的埃洛石纳米管（Halloysite Nanotubes，HNTs）正是其一。这种纳米材料从外观来看只是寻常白色粉末，却可为当今多个高新技术产品带来良好的增强性、成核结晶性和耐热阻燃性；加之原材料相对易得、制备成本低、绿色环保，未来可以在高性能复合材料、新能源、环保健康、现代农业、药品化妆品等领域中发挥巨大潜力。

不过，想要充分应用埃洛石纳米管并不容易——提纯技术的突破和上下游产业化的完善，是两座需要逾越的“大山”。为了“翻山”，暨南大学化学与材料学院教授，广东暨纳新材料科技有限公司首席科学家、创始人刘明贤，在十余年里带领科研团队，致力于解决以埃洛石纳米管为代表的天然纳米材料应用关键问题。

截至目前，团队先后在埃洛石纳米管提纯技术及产业化探索上取得了关键突破，部分成果已经转让到相关公司进行技术开发和产品应用。

一路走来，刘明贤如何克服科研路上的诸多困难？又是什么驱使着他夜以继日地钻研纳米材料制备及应用？为寻求答案，《科技与金融》记者专访刘明贤教授，了解他与纳米材料间的科研故事。

埃洛石提纯：创新与突破之路

实验室里，刘明贤展示了埃洛石纳米管的性能之一：阻燃性能。在火焰的炙烤下，寻常的海绵很快不堪重负，蜷作一团；而涂覆了埃洛石纳米材料的海绵竟顽强地抵御着火苗，火苗稍作挣扎之后便自然熄灭，仅让海绵受了一点焦黑的“皮外伤”。如非记者亲眼所见，很难想象眼前这堆貌不惊人的白色粉末——埃洛石纳米管，竟能有如此奇效。

“通过利用其阻燃特性，埃洛石纳米管可以制成无卤阻燃涂料。涂料可以显著提高锂电池的安全性，这是极其有意义的改善。”刘明贤援引近来媒体报道的多宗触目惊心的电动汽车自燃事件，“新闻里可以看到，火焰蔓延的速度极快，人们在遇险的时候根本连逃生的时间都没有。只要能延缓燃烧哪怕一分钟，都可能为人们争取到逃生的窗口时间。为此，我正在与新能源头部企业合作，积极推动应用埃洛石纳米管在锂电池隔膜和电池外壳阻燃涂层的产品研发。

“为了充分释放埃洛石纳米管的潜力，刘明贤及其团队已耗费十余年时间，巧妙利用天然矿石的中空管状独特结构，致力于开发高性能的一维纳米矿物材料，力图解决高纯原材料卡脖子技术难题。”

解决高纯埃洛石纳米管材料宏量制备的关键问题是我们研究的一大重点。”刘明贤向记者介绍，天然埃洛石矿物常伴生有石英、长石、铁化合物等杂质，虽然有“金无足赤”的道理，但这些杂质会实实在在地影响纳米材料的性能；与此同时，埃洛石纳米管的性能与其纯度和结构完整性存在强相关。很多领域（比如生物医药）对埃洛石纳米材料的纯度与白度要求很高，其提纯制备工艺的复杂度也远高于寻常的非金属矿，如高岭土等。

功夫不负有心人，刘明贤团队通过不断实验，针对矿石中杂质的物理化学特性和埃洛石的不同，采用物理+化学方法的创新性的选矿加工技术，逐步完善了天然埃洛石纳米管材料传统的“水洗+压滤+干燥”提纯工艺，终于在2015年初步形成了纯度大于95%、最大限度保留纳米管中空管状结构的完整性的提纯制备核心技术。据了解，经过持续的工艺改良，目前材料纯度已达99%以上。

为了进一步推动我国天然埃洛石纳米管材料制备技术的发展和应用，在2015年，刘明贤团队甚至特意开通了网店出售少量的材料，让其他高校或企业能在他们的科研成果之上进一步地开展研究。据统计，已有包括清华大学、北京大学、中科院等超过300家高等院校和企事业单位利用刘明贤团队研发的埃洛石纳米管材料开展相关材料技术研究工作。

材料应用方面的探索也随着提纯工艺的改良同步进行着。数年间，团队陆续针对环保、医疗、新能源等领域的需求，以埃洛石纳米管为主要原料开发了高性能复合材料、无卤阻燃材料、环保吸附材料、创面修复材料、3D打印陶瓷等。其中，埃洛石纳米管的应用均为产品带来了“点石成金”般的实效。以前述埃洛石阻燃海绵为例，埃洛石纳米管的加入能够使海绵完全不能被点燃，阻燃等级达到V0级；埃洛石阻燃聚氯乙烯塑料后，总产生烟量可从碳酸钙/聚氯乙烯复合体系的15.4下降到1。

“李白有诗曰‘天生我材必有用’，我觉得这一点在埃洛石纳米管上表现得淋漓尽致。”刘明贤笑道。产业化探索：道阻且长，行则必至

突破性的研究成果，为团队带来了大量的市场关注，但也同时带来了新的压力。

“2021年之前，我们只是在实验室少量制备，仅仅足够用于科研和学术交流。但我们逐渐发现市场需求快速增加，甚至有些企业一要就是1吨！”面对与企业不断发来的订单意向，刘明贤犯了难，实验室日产能还停留在小样的级别，显然不可能满足与日俱增的市场需求。

“巨大的市场需求推动着我们考虑技术转化落地的事情，这是动力也是压力。”刘明贤心底燃起一股强烈的使命感，他渴望自己的科研成果能帮助上游矿山企业提高矿石的附加值，也能为下游的高分子材料、新能源和生物医药等行业提供一种新材料、新选择。但如何实现产业化，却让他犯了难。当时，埃洛石纳米管在应用层面还处于初级阶段，市场也尚未完全打开，尚不明朗的回报周期也导致项目鲜有投资人关注，这使得产业化初期的启动工作更加困难。

刘明贤在南方某地埃洛石矿山采样

“我此前从来没有进过工厂，也没有工厂运营经验，所以从设备选型、厂房布置到提纯工艺改良，全都是摸着石头过河。”刘明贤苦笑，“比如说分离出来的埃洛石需要干燥。用烘箱干燥效果好，但是电费很高；用自然晾晒吧，广东的天气条件比较潮湿，干燥效果往往不太乐观，何况风里面还混杂着尘土。一个看似很容易的干燥工序，我们真正着手解决起来，远没有专业工厂那样容易。”

“若产能跟不上、不能提供大量的原料，那么要把我们的技术落地、真正造福于老百姓就只是一纸空谈。”巧妇难为无米之炊，除了企业运营经验之外，刘明贤在资金、场地、设备等关键要素也存在一定缺位。所谓“万事开头难”，原本深耕应用基础研究的刘明贤，此番要“跨界”创办矿物加工企业，谈何容易？

但这些并没有动摇刘明贤产业化探索的决心。2021年开始，刘明贤在学校的支持下参加多次项目路演，并找到相关企业进行小量代工生产，并在脑海中规划建设吨级埃洛石原材料的生产线。

刘明贤回忆，产业化探索初期是一个非常艰辛的过程。所幸到了2022年，刘明贤团队获得了佛山市高新区创新创业团队项目资助的500万元启动资金，在佛山市高新区南海区狮山镇成立了广东暨纳新材料科技有限公司，公司得以投入到高纯度的埃洛石纳米管材料的批量生产，迈向产业化的全新阶段。目前，公司埃洛石纳米管材料月产量已突破100吨，更多来自高分子材料、生物医药、日化美妆、家居建材等行业的客户得以使用埃洛石纳米管材料开展新产品研发工作。

从实验室小样到月产百吨的转变，令刘明贤感慨技术从基础研究到产业化过程中的种种艰辛，也感怀国家和广东省对他的科研项目的大力支持。“我个人比较幸运，除了佛山高新区给予的资助以外，还获得过国家自然科学基金等项目的经费支持。希望青年科研人员可以潜心修炼‘内功’，同时社会各界也提供更多的展示机会供他们争取基础研究和产业化经费支持。我认为切实帮助科研人员确保资金这一关键要素，可以更好地促进科研成果落地转化、造福于民。”

科技人才发展：传承与激励并行

作为暨南大学纳米生物材料研究实验室的负责人，刘明贤不仅需要应对科研项目及成果转化的挑战，也承担着青年科研人员的培养工作。为此，他的日程几乎是“日出而作，日落也不息”。

“但我其实非常享受教授与创业者的‘双重身份’。”刘明贤打趣道，“一方面是因为我热爱纳米材料领域的研究，一心一意地做了接近二十年，心底有着把成果与全社会分享的渴望。另一方面，高校是科技创新的重要源泉之一，可以为科学研究提供全方位的支持，比如先进仪器设备与高素质的研究队伍，这些也是产业化探索中不可多得的助力。”

广东暨纳新材料生产的高纯埃洛石纳米管

日常工作中，刘明贤十分注重将其恩师、华南理工大学材料学院原院长贾德民教授的科研精神传递给研究生队伍的每一位成员。“尽管贾教授已经退休多年，但他所表现出的对科研的热爱与坚守、对进军新兴领域的浓厚兴趣依然不减当年，这值得所有青年一代的科研人员向贾教授看齐，努力成为永远站在学术最前沿的优秀科研人员。”

刘明贤鼓励青年科研人员勇于承担企业的横向项目，配合向国家申请基础科研经费的方式“两条腿走路”，以期在为企业切实解决技术问题的同时，也为自身研究课题积累经验、获取持续的研究经费。对此，刘明贤建议政府方面通过积极探索产学研项目、企业科技特派员补助政策等举措，促进高校与企业间在资金、技术、人才等层面上相互赋能，巩固大湾区科研领先优势。

“正如埃洛石纳米管项目的起起伏伏，搞科研不可能一直一帆风顺。因此，作为科研工作者，我们要有奉献精神，要有沉下心来研究的毅力，要有勇于挑战未知的魄力，以我们所学的知识回报国家的培养与人民的期待。”刘明贤说。

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