石墨烯產業發展呼吁更多行業標準
“新材料之王”面臨市場魚龍混雜之困
石墨烯產業發展呼吁更多行業標準
◎本報記者 滕繼濮 實習記者 韓 榮
(資料圖)
國家和行業應該盡快將石墨烯材料的判定標準化。但是，讓石墨烯材料判定有據可依，是一項非常具有挑戰性和難度的工程。如果想出臺一個判定標準，必須盡可能了解每一種石墨烯材料的特性和制備方法。在企業和科研人員的商討碰撞中才能產生實操性較強、相對準確的判定標準。
在過去的2023年電影春節檔中，不少觀眾被《流浪地球2》中的“硬科技”元素所震撼。其中直沖云霄的“太空電梯”更是奪人眼球，石墨烯是建設太空電梯的理想材料之一。
石墨烯被稱為“新材料之王”，具備優異的導電性、出色的機械性能、極高的導熱性等，是一種具有廣泛應用前景的納米材料，近年來不斷受到市場追捧。然而事實上，什么是石墨烯，如何判定石墨烯材料的優劣至今沒有準確的判定標準。
日前，由中國科學院山西煤炭化學研究所(以下簡稱中科院山西煤化所)獨立提出并完成、歷時4年修改完善的燃燒法測量石墨烯基材料灰分含量國際標準，經中國、加拿大、德國等多國科學家審核后正式發布。
該方法完善了石墨烯基材料測試標準體系，顯著提高了石墨烯基材料灰分測試效率和分析結果的準確性，得到國內外科學家和產、學、研、檢、用單位的高度認可。
石墨烯雜質過多影響產品品質
“石墨烯基材料中的灰分，事實上就是石墨烯材料中的雜質。”日前，中科院山西煤化所709課題組成員黃顯虹在接受記者采訪時表示，灰分是石墨烯材料在制備過程中，不可避免地因為原料、試劑、設備、環境等因素引入的雜質，雜質過多則會影響石墨烯產品品質，甚至影響石墨烯復合材料性能。
在生產應用過程中，為了盡可能發揮石墨烯材料性能，必須保證它的純度在一定范圍內。
但石墨烯基材料的灰分測量并無經驗可以遵循，很多石墨烯生產、使用企業對于灰分指標測試“束手無策”，對全行業來說是一項空白。
中科院山西煤化所709課題組組長陳成猛介紹，石墨烯材料在燃燒后會形成二氧化碳和水，燃燒過后留下的就是灰分。通過測量燃燒后留下的灰分就可以知道石墨烯的純度。
“經過數年研究，在某些精密行業應用時，我們認為雜質含量需要控制在0.1%以內，雜質含量高于這個水準線的石墨烯產品會嚴重影響到石墨烯復合材料的服役性能。”陳成猛解釋。
但無論是企業還是研究機構，并非不愿測量石墨烯中的灰分，而是缺少文件來指導正確測試。
經過多年打磨，課題組逐漸完善了一整套檢測辦法。隨后，709課題組又聯系了多家企業做比對實驗，在同中國、加拿大、德國等國家專家組數次匯報，采納國際電工委員會納米電工產品與系統技術委員會內成員國意見后，燃燒法測量石墨烯基材料灰分含量國際標準正式發布，合格石墨烯有了新的測試標準。
判定標準化任重道遠
作為在材料學、微納加工、能源等方面具有重要應用前景的新型材料，石墨烯材料近年來被廣泛應用。但黃顯虹指出，正是因為石墨烯材料本身熱度太高，市場上出現了很多魚龍混雜的現象，早日為石墨烯劃定標準成為行業共識。
黃顯虹呼吁，國家和行業應該盡快將石墨烯材料的判定標準化。她同時指出，讓石墨烯材料判定有據可依，是一項非常具有挑戰性和難度的工程。
“石墨烯材料本身是一個非常龐大的家族，制備方法不盡相同，材料特性也千差萬別，所以難以提出一個讓大家都滿意的判定標準。”黃顯虹認為，如果想出臺一個判定標準，必須盡可能了解每一種石墨烯材料的特性和制備方法。在企業和科研人員的商討碰撞中才能產生實操性較強、相對準確的判定標準。
“目前，雖然已經出臺了一系列的石墨烯標準，但是仍然缺乏很多關鍵性的控制和測試標準。灰分含量只是判定標準中很小一部分，還需要再制定更多的標準共同判斷真假、評價優劣。”黃顯虹說。
