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石墨烯产业期待去伪存真

2018-12-11 02:33 来源:科技日报 参与互动 
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  行业标准是产品好坏的“试金石”
  石墨烯产业期待去伪存真

视觉中国

  本报记者 华 凌

  近日,因石墨烯而获得诺贝尔奖的英国曼彻斯特大学教授康斯坦丁·诺肖沃夫,和新加坡国立大学教授安东尼奥·尼托在《先进材料》上发文表示,他们对来自美洲、亚洲和欧洲60家公司的石墨烯样品进行分析,发现所谓的石墨烯性能存在很大差异。由此,他们呼吁,在考虑到物理性质及特定应用要求的同时,需要制定严格的石墨烯表征和生产标准,并将此视为建立健康可靠全球石墨烯市场的唯一途径。

  不久前,在西安召开的2018中国国际石墨烯创新大会上,科技日报记者采访了国内外石墨烯领域资深专家,就如何规范石墨烯行业标准和认证进行了深入探讨。

  新产品遍地开花 大市场乱象丛生

  通过在实验室对全球市场上一些石墨烯产品抽样检测,诺肖沃夫和尼托认为,其中所谓的石墨烯性能有很大差异,而多数公司正在生产的也非石墨烯,而是石墨烯微片,因此他们认为,市场上几乎没有国际标准化组织(ISO)所定义的高质量石墨烯(单层碳原子构成)。

  “目前我国石墨烯应用在某些方面有突破,如已投产的石墨烯复合材料超级电容器、石墨烯散热大功率LED超级灯以及惊艳平昌冬奥会的石墨烯智能发热服饰等。虽然市场上石墨烯的新产品可谓遍地开花,但客观地说,其中鱼龙混杂。”中国石墨烯产业技术创新战略联盟标准委员会副秘书长尹立军说。

  尹立军介绍了市场上石墨烯产品的一些乱象:

  挂羊头卖狗肉。打开淘宝,会出现大量有关石墨烯的产品,了解产品详情会发现,有“进口石墨烯鱼竿”采用的材料其实是高碳纤维,而自称“石墨烯热暖绒保暖裤”的产品,却不含丝毫石墨烯成分。

  真假李逵难辨。石墨烯电采暖设备在技术应用上符合京津冀煤改电清洁能源取暖的需求,但有的厂家使用碳晶甚至电阻丝等作为发热材料,却自称是石墨烯电采暖产品,消费者难辨真假。

  不置可否的功能。有的石墨烯口罩,产品介绍中号称除菌防霾达99%,还有的石墨烯袜子产品介绍称可杀菌、除异味,但这些功能是否因添加石墨烯原料起到了直接作用,并无第三方机构的检测报告加以说明验证。

  “作为新兴材料,石墨烯一直备受关注,也屡屡成为被炒作的话题。目前有关石墨烯的研发很多,但大多还停留在实验室阶段,很少应用到工业当中,形成真正的产品。在石墨烯的应用中,不能仅仅因为其是新材料就能用则用,而应当验证石墨烯材料产品的功能和性能确实优于现有材料,才有应用的价值。但是现在急需相关标准指导生产才能让产业放心使用石墨烯。因此,石墨烯行业需要统一规范的标准,通过检测认证正本清源。”欧盟石墨烯旗舰计划标准委员会主任、国际电工委员会IEC/TC1133标委会秘书长诺伯特·法布里西斯在接受科技日报记者采访时指出。

  学术执科学标准 产业持技术标准

  “首先要肯定,诺肖沃夫他们做了一件很好的事,有利于规范全球石墨烯市场的健康发展。但是,市场上已经有的石墨烯产品并不是都可以通过检测来判定真假好坏的。”法布里西斯表示。

  国家石墨烯产品质量监督检验中心副主任王勤生告诉记者:“中心现已具备石墨烯材料(粉体、浆料、薄膜等)的国家级检测资质和能力,但市场上出现的石墨烯复合材料中,石墨烯是作为‘工业味精’少量添加到一些材料中,含量一般只有百分之几,有的甚至更低,如果采用常规检测方法从样品中搜寻并确认石墨烯含量,检测难度比较大。另外,检测时如果仅按ISO发布的定义标准(ISO/TS 80004-13)判定,也不完全合理。目前工业化生产的石墨烯产品与‘理想’的石墨烯产品尚有一定差距,这是因为技术的进步有一个过程,对此应该理解和宽容,才能更好地促进石墨烯产业的健康发展。”

  国际石墨烯创新中心专家委员会顾问冯冠平认为:“对于市场需求来说,产品中石墨烯的层数多寡是根据产品性能需要而定的,石墨烯的用途很多,有的产品石墨烯层数不需要很多就能够达到应用效果,所以,不一定所有的应用都要用学术研究中‘完美’的石墨烯来实现。”

  记者了解到,国际上已有两个比较权威的机构制定了石墨烯的有关标准,一个机构是英国国家物理实验室(NPL),去年该实验室定义了用于描述不同形式的石墨烯和相关2D材料的术语;另一个机构就是中国石墨烯产业技术创新战略联盟(CGIA)。

  “与前者不同的是,CGIA在石墨烯分类方法上兼顾了学术界和产业界的观点:在标准中引入多种层次的石墨烯概念,将单层碳原子层定义为结构,具备这种结构的材料可被称为单层石墨烯材料,而十层以内(包括十层)统称为石墨烯材料。此外,将氧化石墨烯、还原氧化石墨烯,以及各种官能化的石墨烯,都归类于石墨烯材料体系。”尹立军介绍说。

  国家新材料产业发展专家咨询委员会委员、中国石墨烯产业技术创新战略联盟秘书长李义春博士表示,学术上有科学术语的标准,而在产业上也要有符合实际发展的标准。目前,中国石墨烯产业化发展走在世界前列,从企业、团体及行业的角度,积淀了丰富的石墨烯标准制定经验,并且已与欧盟相关机构携手合作,按照国际要求检测相关产品。

  检测判断需创新 认证体系待完善

  不久前,国际石墨烯产品认证中心在2018中国国际石墨烯创新大会上,为3家中国企业颁发了认证证书,获得认证证书的主要是产业上、中游的产品,如石墨烯粉体、石墨烯发热膜。有专家指出,目前石墨烯产业化还处于初期阶段,一些应用还不足以体现出石墨烯的多种“理想”性能,而世界上很多科研人员正在探索“杀手锏级”的应用,未来在检测及认证方面需要面对太多挑战,有待在手段及方法上不断创新。

  “如果检测一时判断不出,可以采取追本溯源的办法,到现场取样,检验其采用哪里供应的石墨烯原材料,是否符合行业标准,再跟踪工艺链条上的质量。” 李义春建议。

  王勤生表示:“目前检测可以判断产品中是否含石墨烯,但缺失对于产品功能与添加石墨烯之间关联认定的一环,应有相关行业来检测。未来最好的办法是融合多种功能的行业部门共同检测。”

  “从产业化角度而言,认证高于检测。”法布里西斯认为,通过抽查企业整个生产工艺流程,产品性能的稳定性、可持续性等,对石墨烯产品进行认证,让下游客户采购时有据可依,确保购置的产品批次稳定,质量合格。不仅如此,未来石墨烯产品认证,还需要根据产品功能明确其规格。”

  尹立军说,事实上,“没有最好的石墨烯,只有最合适的石墨烯”早已成为大家的共识。检测标准的制定确实会有一定难度,但是通过建立完善的标准体系,是可以解决这个问题,即“术语标准包容并蓄、方法标准统一严谨、产品标准对标分级”。

  记者了解到,我国尚未颁布石墨烯材料术语、定义代号等相关标准,行业中对于石墨烯产品好劣判定,主要依据龙头企业、团体或行业制定的标准。王勤生建议,这些问题亟待国家层面的统筹管理,应让无相关利益的机构牵头,制定和推行石墨烯标准的实施,避免把标准做烂。

【编辑:罗攀】
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