富勒烯，引领农业绿色有机发展的新技术

张卫

现如今，食品安全问题已经成为全社会关注的重点话题。食品的源头在农产品，农产品是否安全，关系到消费者入口食品的安全。因此，为了保证人民群众“舌尖上的安全”，根源还是要保障农产品的安全。

众所周知，农产品的安全问题主要体现在农残超标、重金属超标等方面，而造成这种现象的主要原因就是农民为了追求产量，大量使用农药、化肥等。所以，要想解决农产品的质量安全问题，最根本的措施就是要在保障农产品产量的基础上，减少甚至不使用化肥及农药。为此，国家有关部门也已多次下发通知，要在全国范围内实施化肥使用量零增长行动，要禁止使用高毒、高残留农药，多推广使用绿色防控技术。在这一背景下，各种安全、有机的绿色防控技术纷纷亮相，富勒烯碳纳米机能液就是其中之一。

被誉为“自由基海绵”

富勒烯在多领域崭露头角

富勒烯[C60]是由12个五边形与20个六边形组成的60个碳原子的笼形球状结构物质，与石墨、金刚石同属于碳的同素异构体。我国科学家在云南一平浪煤矿三叠系部分煤层中发现含有天然富勒烯，在河南西峡的恐龙蛋化石中也发现富勒烯的存在，近年来还在陨石、星际尘埃和星云物质中发现富勒烯的存在，证明富勒烯是存在于自然界的天然物质。

1985年，Robert F.Curl、Harold W.Kroto和Richard E. Smalley三位科学家通过模拟太空环境，采用大功率短脉冲激光器蒸发石墨，在飞行时间质谱仪上观察到C60和C70的特征峰，对蒸发灰烬进行萃取、分离、提纯后得到C60。三位科学家因对富勒烯的发现研究，获得了1996年诺贝尔化学奖，由此开启了科学界对富勒烯的研究热潮，目前，在关于富勒烯的结构、表征、提取和应用上面发表的相关论文已有近十万篇。

通过对富勒烯结构的研究发现，富勒烯表面有大量的共价双键，极易与游离基反应，因此其被称为“自由基海绵”，意思是说富勒烯分子对自由基的清除能力就像一块海绵一样，吸收力强而且容量超大。

富勒烯不仅有强大的清除自由基的能力，它还具有光电导性、超导性、溶解性等特性，目前在新能源、高分子材料、先进工业、生物医药、农业等领域均有应用，其中在美容护肤、农业领域应用较为成熟。

在高分子材料领域，富勒烯凭借更强的光学非线性，可用于激光防护。富勒烯的光限幅效应时间短、限制频带宽，在低光强激发下线性透过率较高，输出光强随入射光强增加近似线性增加，而在高光强激发下介质的非线性透过率较低。当入射光功率达到一定阈值后，随着入射光强的增加，输出光强被限制在一定范围内。因此，利用富勒烯在可见光、近红外的光限幅特性，其掺入光学玻璃可实现制导系统对可见光、近红外和可调谐激光的防护。

在新能源领域，富勒烯可用于太阳能电池的制造。富勒烯是聚合物太阳能电池最佳受体材料，其化学修饰和物理化学性质研究是聚合物太阳能电池研究领域的热点。目前应用最广泛的富勒烯电子受体材料是C60及其衍生物6，6苯基C61-丁酸甲酯（PCBM）、聚3-己基噻吩（P3HT）。Lee等利用格氏材料聚合作用制备了PCBM/P3HT-C60纳米膜结构，该C60衍生物共混型本体异质结构太阳能电池显示出了非常优良的性能，为太阳能电池的发展提供了广阔的前景。

在生物医药领域，富勒烯凭借超强的抗氧化特性，使其在肿瘤治疗、神经保护、抗细胞氧化、药物载体、免疫调节等多个方面都有很高的潜在医药应用价值，尤其是在肿瘤和神经退行性疾病（如老年痴呆、帕金森等）的预防和治疗上具有显著作用。一是，富勒烯对肿瘤干细胞具有靶向作用，能够阻止肿瘤干细胞的自我更新，促使肿瘤干细胞结束分化。二是，富勒烯可以清除引起神经退行性疾病的体内自由基，抑制引起神经退行性疾病Aβ-肽链的聚集，破坏淀粉样纤维的形成。三是，富勒烯可以有效减少神经元的死亡，吞噬由黄嘌呤/黄嘌呤氧化酶产生的超氧阴离子自由基。

2012年，法国南巴黎大学Moussa科研小组将富勒烯混合在橄榄油中进行喂食小鼠实验，小鼠服用7个月后，不但没有出现中毒等不良反应，而且寿命有延长现象，与喂食水的小鼠相比，寿命从38个月延长至58个月，与喂食橄榄油（为添加富勒烯）小鼠相比，寿命从58个月延长至66个月。

在化妆品领域，作为一种极强的抗氧化物质，富勒烯在进入肌肤后就犹如一块海绵，将自由基吸附到表面，它可在人体肌层内长期稳定存在，持久发挥抗氧化能力，持续狙击自由基，保护人体细胞，具有较好的美白、祛皱、保湿、祛痘、紧致毛孔、抗发炎、护发生发等功效。富勒烯作为化妆品中的钻石级成分，最初应用于日本护肤领域，在短短几年，富勒烯在日本护肤领域的产品就达到345款，覆盖87个厂家。2014年6月30日，原国家食药总局发布的《已使用化妆品原料名称目录》（第11号通告）中，第02372条化妆品原料名称即为“富勒烯”，从此以后，国内市场上含有富勒烯的化妆品从2014年的4款产品，增加到2017年的349款，每年均呈现几何倍增。业内预计，富勒烯作为一种基础性美容护肤成分，随着产业化应用的深度推进，其将会像玻尿酸（透明质酸）一样，成为众多美容护肤产品的最基本配方成分，并由此诞生一个万亿级规模的美容化妆品市场。

富勒烯碳纳米机能液，

一种能替代传统农药与化肥的颠覆性技术

在农业领域，富勒烯也展现出了“王者风范”。专门从事全球领先的富勒烯纳米材料在农业应用技术领域“产学研用”为一体的专业化机构中研瑞科科技（北京）有限公司，与国内唯一吨级优质富勒烯生产厂家——厦门福纳新材料科技有限公司建立了深度合作，联合成立富勒烯纳米新材料产业开发研究机构，并联合中科院、厦门大学、清华大学等高校专家，共同推动富勒烯纳米材料产业化。由研究院研发的富勒烯碳纳米机能液，正在申报成为一种能替代传统农药与化肥的颠覆性技术。

众所周知，普通水通常是凌乱的大分子团，分子团处于无序状态，因分子团过大，导致营养物质无法被植物吸收。而富勒烯机能液的微小分子团水只有0.5纳米，营养物质能轻易通过亲水通道出入植物细胞。而且，小分子团的结构稳定，持续加热后仍能保持微小分子團结构。

据了解，富勒烯机能液是使用特殊工艺生成具有特殊理化性质的产物，具有特殊的生物活性。通过富勒烯碳纳米材料作为催化剂再处理技术，使其具备不同用途的功能性，从而达到促进植物生长、防治病虫害、灭菌抑菌等效果，起到提高粮食、果蔬的产量及增强营养成分等作用。目前，已研发成功植物促生长、防治植物病虫害、土壤环境修复、绿色畜牧养殖业四个大类20余项产品。为了验证富勒烯机能液对农作物的作用，中研瑞科科技（北京）有限公司在长达四年时间内做了大面积、多种农作物的试验，取得了令人振奋的效果。

2021年3月15日-6月3日，公司与国家农作物品种展示示范中心合作在山东济南农耕示范园进行富勒烯机能液对品种西瓜增产及病虫害防治的种植试验，试验报告表明，富勒烯机能液对西瓜根线虫病具有很好预防和防治效果，期间也预防了其他病虫害的发生。通过对比试验，使用富勒烯机能液的西瓜植株长势良好，处理组比对照组增产16%，平均单瓜重量增加15%，而且不仅产量增加，西瓜的口感也更加酥脆、爽口。在使用富勒烯机能液后，西瓜糖度达到17%，创造了西瓜糖度最高记录，有效地提高了西瓜的品质。在使用第二次后，可见明显的保花、保果、促生长的效果，最主要的是解决了地下根线虫病害的问题，解决了园区内第一大难题。

2021年5月4日至今，公司与北京艺园绿泽科技有限公司合作，在北京延庆区300亩有机农业种植基地进行富勒烯机能液对辣椒、茄子、西红柿、葡萄、玉米等品种提高品质、增加产量、防治多种病虫害的种植试验。在不施用任何化肥、农药的情况下，试验报告表明，富勒烯机能液对以上作物病虫害具有很好的防治和杀灭效果，杜绝了农药残留。使用富勒烯机能液的大棚蔬菜和葡萄、玉米等作物长势良好，处理组比对照组增产30%左右。另外，针对当前大棚蔬菜生长营养不良的情况，还研制出植物营养液，配合富勒烯机能液使用，结果显示能够有效地促生长，实现大规模增加产量。

2021年5月10日-9月10日，公司與河北省农林科学院植物保护研究所合作，在河北省保定市安国市大南流村进行富勒烯（药基）机能液防治川芎蚜虫和白术根腐病田间试验。试验报告表明，富勒烯（药基）机能液对川芎蚜虫和白术根腐病具有很好的预防和防治效果，通过田间观察，使用富勒烯（药基）机能液的植株株高及产量均明显高于对照组。

2021年7月4日-10月18日，公司与青岛农业大学王建政教授合作，在山东乳山市进行富勒烯机能液对75亩生姜提高品质、增加产量、治疗线虫病的种植试验。试验报告表明，富勒烯机能液对生姜根线虫病具有很好的预防和防治效果，能够有效防治生姜的病虫害。通过对比试验，使用富勒烯机能液的生姜长势良好，处理组比对照组增产38%，平均亩产超过2万斤。

总的来说，富勒烯机能液具有以下几方面的作用：一是开创了植物病虫害防治新途径;二是可以替代化肥，避免农产品存在农药残留，同时有利于减轻农业生产对环境的污染;三是独家的物理电离杀毒灭菌和光能转化技术，可以促进植物生长，且投入成本远低于传统农药、化肥;四是突破了有机农业技术的瓶颈，解决了有机农业产量过低和成本过高的问题。

现如今，随着人们对绿色有机食品的认可度越来越高，绿色有机食品迎来了发展良机。同时，为了提高农产品的质量，近年来国家不断加大对化肥、农药的使用限制，2015年以来，农业农村部组织开展化肥农药使用量零增长行动，截至2020年底，我国化肥农药减量增效顺利实现预期目标，化肥农药使用量显著减少、利用率明显提升，促进种植业高质量发展效果明显。在这一背景下，安全、有机的富勒烯机能液必将大有前途。