一项新的研究发现了一个重大问题:石墨烯生产标准的缺失导致许多供应商提供的产品质量低劣

自2004年首次实现石墨烯的分离以来，石墨烯相关的研究和开发一直在爆炸式增长，数百个商业机会主义者生产石墨烯，以利用这一快速增长的行业。然而，新加坡国立大学(NUS)研究人员的一项新研究发现了一个主要问题——缺乏生产标准导致许多供应商的石墨烯质量低劣。这种方法可能会阻碍从根本上依赖于使用高质量石墨烯的研究进展。“令人震惊的是，生产商将黑色粉末标为石墨烯并以高价出售，而事实上，它们主要含有廉价的石墨。负责这项研究的新加坡国立大学先进2D材料中心主任Antonio Castro Neto教授说：“我们非常需要严格的石墨烯表征和生产标准，以创建一个健康、可靠的全球石墨烯市场。该研究成果于2018年9月13日发表在《新材料》杂志上。

如何用石墨烯伪造石墨烯片

石墨烯因其优异的性能被视为未来的奇迹材料。虽然它是地球上最薄的材料，但它的强度是钢的200倍。只有一个原子厚，它也是一个不可思议的电导体，但它仍然很轻，柔韧和透明。因此，石墨烯在从晶体管到生物医学设备的各种应用中被发现，甚至被提议作为建造进入太空的电梯的材料。

石墨烯通常是通过将普通铅笔芯中的石墨剥离成粉末，将粉末浸入液体中，然后通过利用声能振动混合物来分离最小的石墨烯片。这种合成的目的是生产最薄的石墨烯。纯石墨烯只有一个原子层厚，但国际标准化组织(ISO)指出，一叠高达十层厚的石墨烯片仍然可以像石墨烯一样。考虑到这一点，Castro Neto教授和他的团队着手开发一种系统而可靠的方法来确定来自世界各地的石墨烯样品的质量。他们通过使用广泛的分析技术和来自许多供应商的测试样品来实现这一目标。

在分析了来自美洲、亚洲和欧洲60多家不同供应商的样本后，新加坡国立大学的研究团队发现，其中大多数供应商的石墨烯片含量不到10%。大部分样品是没有正确剥离的石墨粉。“假冒石墨烯的生产商是否意识到劣质产品仍不清楚。无论如何，石墨烯生产标准的缺失导致公开市场上出售的材料质量很差。这一直阻碍着未来应用的发展，”Castro Neto教授详细解释道。

石墨粉和石墨烯的性质完全不同，任何以样品是纯石墨烯为借口的研究都会给出不准确的结果。此外，只有一个在这项研究中测试的样品含有超过40%的高质量石墨烯。此外，一些样品甚至被生产过程中使用的其他化学品污染。这些结果意味着研究人员可能会浪费宝贵的时间和金钱来试验虚假广告的产品。“这是有史以来第一项对全球石墨烯片产量进行统计分析的研究。考虑到石墨烯可能解决的与健康、气候和可持续发展相关的重要挑战，研究不会以这种方式受到阻碍，”卡斯特罗内托教授解释道。

克服石墨烯创新的障碍

随着这一发现和可靠测试程序的开发，石墨烯样品现在可以达到更高的标准。“我们希望我们的结果能够加快ISO内部石墨烯标准化的进程，因为市场需求巨大。这将促使世界各地的石墨烯生产商改进他们的方法，生产出具有适当特性的更好产品，这将有助于开发现实世界的应用，”卡斯特罗内托教授说。此外，使用通用和标准化的方法来测试石墨烯，可以确保全球不同实验室和用户之间数据的简单定量比较。

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