如何規范石墨烯行業標準和認證？

如何規范石墨烯行業標準和認證？

近日，因石墨烯而獲得諾貝爾獎的英國曼徹斯特大學教授康斯坦丁·諾肖沃夫，和新加坡國立大學教授安東尼奧·尼托在《先進材料》上發文表示，他們對來自美洲、亞洲和歐洲60家公司的石墨烯樣品進行分析，發現所謂的石墨烯性能存在很大差異。由此，他們呼吁，在考慮到物理性質及特定應用要求的同時，需要制定嚴格的石墨烯表征和生產標準，并將此視為建立健康可靠全球石墨烯市場的唯一途徑。



不久前，在西安召開的2018中國國際石墨烯創新大會上，國內外石墨烯領域資深專家就如何規范石墨烯行業標準和認證進行了深入探討。



新產品遍地開花大市場亂象叢生



通過在實驗室對全球市場上一些石墨烯產品抽樣檢測，諾肖沃夫和尼托認為，其中所謂的石墨烯性能有很大差異，而多數公司正在生產的也非石墨烯，而是石墨烯微片，因此他們認為，市場上幾乎沒有國際標準化組織（ISO）所定義的高質量石墨烯（單層碳原子構成）。

“目前我國石墨烯應用在某些方面有突破，如已投產的石墨烯復合材料超級電容器、石墨烯散熱大功率LED超級燈以及驚艷平昌冬奧會的石墨烯智能發熱服飾等。雖然市場上石墨烯的新產品可謂遍地開花，但客觀地說，其中魚龍混雜。”中國石墨烯產業技術創新戰略聯盟標準委員會副秘書長尹立軍說。



尹立軍介紹了市場上石墨烯產品的一些亂象：



掛羊頭賣狗肉。打開淘寶，會出現大量有關石墨烯的產品，了解產品詳情會發現，有“進口石墨烯魚竿”采用的材料其實是高碳纖維，而自稱“石墨烯熱暖絨保暖褲”的產品，卻不含絲毫石墨烯成分。



真假李逵難辨。石墨烯電采暖設備在技術應用上符合京津冀煤改電清潔能源取暖的需求，但有的廠家使用碳晶甚至電阻絲等作為發熱材料，卻自稱是石墨烯電采暖產品，消費者難辨真假。



不置可否的功能。有的石墨烯口罩，產品介紹中號稱除菌防霾達99%，還有的石墨烯襪子產品介紹稱可殺菌、除異味，但這些功能是否因添加石墨烯原料起到了直接作用，并無第三方機構的檢測報告加以說明驗證。

“作為新興材料，石墨烯一直備受關注，也屢屢成為被炒作的話題。目前有關石墨烯的研發很多，但大多還停留在實驗室階段，很少應用到工業當中，形成真正的產品。在石墨烯的應用中，不能僅僅因為其是新材料就能用則用，而應當驗證石墨烯材料產品的功能和性能確實優于現有材料，才有應用的價值。但是現在急需相關標準指導生產才能讓產業放心使用石墨烯。因此，石墨烯行業需要統一規范的標準，通過檢測認證正本清源。”歐盟石墨烯旗艦計劃標準委員會主任、國際電工委員會IEC/TC1133標委會秘書長諾伯特·法布里西斯指出。



學術執科學標準產業持技術標準



“首先要肯定，諾肖沃夫他們做了一件很好的事，有利于規范全球石墨烯市場的健康發展。但是，市場上已經有的石墨烯產品并不是都可以通過檢測來判定真假好壞的。”法布里西斯表示。



國家石墨烯產品質量監督檢驗中心副主任王勤生：“中心現已具備石墨烯材料（粉體、漿料、薄膜等）的國家級檢測資質和能力，但市場上出現的石墨烯復合材料中，石墨烯是作為‘工業味精’少量添加到一些材料中，含量一般只有百分之幾，有的甚至更低，如果采用常規檢測方法從樣品中搜尋并確認石墨烯含量，檢測難度比較大。另外，檢測時如果僅按ISO發布的定義標準（ISO/TS 80004-13）判定，也不完全合理。目前工業化生產的石墨烯產品與‘理想’的石墨烯產品尚有一定差距，這是因為技術的進步有一個過程，對此應該理解和寬容，才能更好地促進石墨烯產業的健康發展。”



國際石墨烯創新中心專家委員會顧問馮冠平認為：“對于市場需求來說，產品中石墨烯的層數多寡是根據產品性能需要而定的，石墨烯的用途很多，有的產品石墨烯層數不需要很多就能夠達到應用效果，所以，不一定所有的應用都要用學術研究中‘完美’的石墨烯來實現。”



國際上已有兩個比較權威的機構制定了石墨烯的有關標準，一個機構是英國國家物理實驗室（NPL），去年該實驗室定義了用于描述不同形式的石墨烯和相關2D材料的術語；另一個機構就是中國石墨烯產業技術創新戰略聯盟（CGIA）。



“與前者不同的是，CGIA在石墨烯分類方法上兼顧了學術界和產業界的觀點：在標準中引入多種層次的石墨烯概念，將單層碳原子層定義為結構，具備這種結構的材料可被稱為單層石墨烯材料，而十層以內（包括十層）統稱為石墨烯材料。此外，將氧化石墨烯、還原氧化石墨烯，以及各種官能化的石墨烯，都歸類于石墨烯材料體系。”尹立軍介紹說。



國家新材料產業發展專家咨詢委員會委員、中國石墨烯產業技術創新戰略聯盟秘書長李義春博士表示，學術上有科學術語的標準，而在產業上也要有符合實際發展的標準。目前，中國石墨烯產業化發展走在世界前列，從企業、團體及行業的角度，積淀了豐富的石墨烯標準制定經驗，并且已與歐盟相關機構攜手合作，按照國際要求檢測相關產品。



檢測判斷需創新認證體系待完善



不久前，國際石墨烯產品認證中心在2018中國國際石墨烯創新大會上，為3家中國企業頒發了認證證書，獲得認證證書的主要是產業上、中游的產品，如石墨烯粉體、石墨烯發熱膜。有專家指出，目前石墨烯產業化還處于初期階段，一些應用還不足以體現出石墨烯的多種“理想”性能，而世界上很多科研人員正在探索“殺手锏級”的應用，未來在檢測及認證方面需要面對太多挑戰，有待在手段及方法上不斷創新。



“如果檢測一時判斷不出，可以采取追本溯源的辦法，到現場取樣，檢驗其采用哪里供應的石墨烯原材料，是否符合行業標準，再跟蹤工藝鏈條上的質量。”李義春建議。



王勤生表示：“目前檢測可以判斷產品中是否含石墨烯，但缺失對于產品功能與添加石墨烯之間關聯認定的一環，應有相關行業來檢測。未來最好的辦法是融合多種功能的行業部門共同檢測。”



“從產業化角度而言，認證高于檢測。”法布里西斯認為，通過抽查企業整個生產工藝流程，產品性能的穩定性、可持續性等，對石墨烯產品進行認證，讓下游客戶采購時有據可依，確保購置的產品批次穩定，質量合格。不僅如此，未來石墨烯產品認證，還需要根據產品功能明確其規格。”



尹立軍說，事實上，“沒有最好的石墨烯，只有最合適的石墨烯”早已成為大家的共識。檢測標準的制定確實會有一定難度，但是通過建立完善的標準體系，是可以解決這個問題，即“術語標準包容并蓄、方法標準統一嚴謹、產品標準對標分級”。



我國尚未頒布石墨烯材料術語、定義代號等相關標準，行業中對于石墨烯產品好劣判定，主要依據龍頭企業、團體或行業制定的標準。王勤生建議，這些問題亟待國家層面的統籌管理，應讓無相關利益的機構牽頭，制定和推行石墨烯標準的實施，避免把標準做爛。

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