【当前独家】“新材料之王”面临市场鱼龙混杂之困 石墨烯产业发展呼吁更多行业标准

• 2023-02-17 17:09:24 来源：科技日报

科技日报记者 滕继濮 实习记者 韩荣

在过去的2023年电影春节档中，不少观众被《流浪地球2》中的“硬科技”元素所震撼。其中直冲云霄的“太空电梯”更是夺人眼球，石墨烯是建设太空电梯的理想材料之一。

(资料图)

石墨烯被称为“新材料之王”，具备优异的导电性、出色的机械性能、极高的导热性等，是一种具有广泛应用前景的纳米材料，近年来不断受到市场追捧。然而事实上，什么是石墨烯，如何判定石墨烯材料的优劣至今没有准确的判定标准。

日前，由中国科学院山西煤炭化学研究所（以下简称中科院山西煤化所）独立提出并完成、历时4年修改完善的燃烧法测量石墨烯基材料灰分含量国际标准，经中国、加拿大、德国等多国科学家审核后正式发布。

该方法完善了石墨烯基材料测试标准体系，显著提高了石墨烯基材料灰分测试效率和分析结果的准确性，得到国内外科学家和产、学、研、检、用单位的高度认可。

石墨烯杂质过多影响产品品质

“石墨烯基材料中的灰分，事实上就是石墨烯材料中的杂质。”日前，中科院山西煤化所709课题组成员黄显虹在接受记者采访时表示，灰分是石墨烯材料在制备过程中，不可避免地因为原料、试剂、设备、环境等因素引入的杂质，杂质过多则会影响石墨烯产品品质，甚至影响石墨烯复合材料性能。

在生产应用过程中，为了尽可能发挥石墨烯材料性能，必须保证它的纯度在一定范围内。

但石墨烯基材料的灰分测量并无经验可以遵循，很多石墨烯生产、使用企业对于灰分指标测试“束手无策”，对全行业来说是一项空白。

中科院山西煤化所709课题组组长陈成猛介绍，石墨烯材料在燃烧后会形成二氧化碳和水，燃烧过后留下的就是灰分。通过测量燃烧后留下的灰分就可以知道石墨烯的纯度。

“经过数年研究，在某些精密行业应用时，我们认为杂质含量需要控制在0.1%以内，杂质含量高于这个水准线的石墨烯产品会严重影响到石墨烯复合材料的服役性能。”陈成猛解释。

但无论是企业还是研究机构，并非不愿测量石墨烯中的灰分，而是缺少文件来指导正确测试。

经过多年打磨，课题组逐渐完善了一整套检测办法。随后，709课题组又联系了多家企业做比对实验，在同中国、加拿大、德国等国家专家组数次汇报，采纳国际电工委员会纳米电工产品与系统技术委员会内成员国意见后，燃烧法测量石墨烯基材料灰分含量国际标准正式发布，合格石墨烯有了新的测试标准。

判定标准化任重道远

作为在材料学、微纳加工、能源等方面具有重要应用前景的新型材料，石墨烯材料近年来被广泛应用。但黄显虹指出，正是因为石墨烯材料本身热度太高，市场上出现了很多鱼龙混杂的现象，早日为石墨烯划定标准成为行业共识。

黄显虹呼吁，国家和行业应该尽快将石墨烯材料的判定标准化。她同时指出，让石墨烯材料判定有据可依，是一项非常具有挑战性和难度的工程。

“石墨烯材料本身是一个非常庞大的家族，制备方法不尽相同，材料特性也千差万别，所以难以提出一个让大家都满意的判定标准。”黄显虹认为，如果想出台一个判定标准，必须尽可能了解每一种石墨烯材料的特性和制备方法。在企业和科研人员的商讨碰撞中才能产生实操性较强、相对准确的判定标准。

“目前，虽然已经出台了一系列的石墨烯标准，但是仍然缺乏很多关键性的控制和测试标准。灰分含量只是判定标准中很小一部分，还需要再制定更多的标准共同判断真假、评价优劣。”黄显虹说。

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