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标准是石墨烯产业发展的“灵魂”

2019-12-04 14:52:30来源:励志吧0次阅读

标准是引领产业发展的灵魂,标准化水平的高低则反映了一个国家产业核心竞争力乃至综合实力的强弱。英国国家物理学实验室(NPL)国家石墨烯计量中心首席科学家郝玲教授日前在接受科技日报记者专访时指出,要真正把石墨烯应用到产业中必须经过“四部曲”:即对材料和器材进行表征测量、提出计量方法、制订标准,最后根据标准对材料和产品进行质量检测。中国石墨烯产业的发展目前正处于关键节点,只有建立和遵循完善的标准化体系,才能最终保证产品达到所设计的质量,实现产品质量控制,促进中国石墨烯产业安全、有序和健康地发展。

制定标准基础研究先行

任何标准的制定都始于基础研究,石墨烯标准化体系的建立也不例外。郝教授介绍,首先要进行石墨烯相关材料的基础研究,公开发表研究成果并获得学术界广泛认可,之后才能提出石墨烯标准的“实践建议书”,下一步才是提交“石墨烯标准草案”。国际石墨烯标准的制定,则需要国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)对草案进行修改、比对和投票;每个标准的制定至少历时1至2年。

石墨烯标准可分为两种,第一种是测量方法,即怎么做;第二种是提供信息——像“石墨烯”定义那样,仅指出什么是石墨烯但并不提供制备方法;从标准分级来看,可以分为国际级、国家级和工业级标准。

国际标准制定“正在进行时”

两大国际标准组织ISO和IEC,目前正在共同负责制定石墨烯国际标准。郝教授介绍说,ISO负责制定的两个标准包括石墨烯术语的定义和检测方法,其中石墨烯术语的定义是由NPL领导;由纳米技术标准委员会(JW1)具体负责的另一个标准目前也正在讨论之中。IEC则负责制定石墨烯的性能检测方法,包括石墨烯结构表征、电性能表征等6项标准。近期还将会有新的标准被列入ISO和IEC的讨论之中。在目前正在制定的所有石墨烯标准中,石墨烯的定义和术语最为重要,只有以此为基础,才能对石墨烯的其他性能进行表征。

她进一步介绍说,石墨烯的一些性能对温度、湿度等外界环境极其敏感,特别是石墨烯传感器更为敏感。因此从应用角度来讲,可以通过使石墨烯功能化来稳定其上述性能,或者使其仅对某种外界环境因素敏感。上述石墨烯的特性只有在单层石墨烯的理想状态下才能具备,但在现实应用中更多的是非理想状态。因此,国际标准中石墨烯术语所涉及的范围很广,包括单层石墨烯、双层石墨烯和石墨烯片等。在ISO主导下、由NPL具体领导的这项工作已经持续了近3年,有望于今年公布。

NPL引领全球石墨烯标准研究

英国是石墨烯的“诞生国”,政府在石墨烯基础研究和产业化方面投入了大量资金,它早在2008年就资助国家物理学实验室对石墨烯的性能表征和标准进行研究,并于2015年建立了英国“国家石墨烯计量中心”。NPL有关“量子霍尔效应”的实验为石墨烯发现和研究者荣获2010年诺贝尔奖提供了关键性证据。

郝教授介绍说,世界上最具权威的国家级标准研究和参与制定机构主要有三家:NPL、美国国家标准和技术研究院(NIST)和德国联邦物理技术研究院(PTB),而在石墨烯计量和标准研究方面NPL是领头羊。NPL致力于制定“一级标准”(即量子标准),在国际标准机构中它担当领导者和参与者双重角色;在英国它在参与制定石墨烯国家标准的同时,还与英国国家石墨烯研究院(NGI)建立了战略伙伴关系,通过将“一级标准”转化为“二级标准”,指导NGI制定英国的石墨烯工业标准。目前,双方正联合制定英国的“石墨烯标准白皮书”。

NPL积极推进与中国石墨烯标准化合作

在石墨烯标准化体系建设方面,积极推进与中国的战略合作,是郝玲教授领导的NPL国家石墨烯计量中心的另一工作重心。目前,NPL已分别与中国计量研究院、北京中关村丰台科技园建立了战略合作伙伴关系,其重点是加强与后者在石墨烯及二维材料特性标准检测、计量方面的合作,现已建立了石墨烯电性能表征和热性能表征等4个国际检测标准实验室。

在郝玲教授看来,标准和检测对于石墨烯产业化极为重要。NPL把与北京中关村丰台科技园的战略合作当作一个“平台和窗口”,借助于NPL的理念和先进检测方法,通过设施建设、人员交流和培训指导等具体合作方式,推动中国石墨烯工业标准化体系的建设。

中国是石墨烯资源大国,储量占全球的70%左右。郝玲教授认为,中国民间对石墨烯投资热情高涨;但从中英企业界的合作实践来看,中国企业要真正走向国际化,就必须建立和遵循完善的石墨烯标准化体系,只有这样才能保障企业出口的石墨烯原材料及产品的质量,真正吸引国际进口商,从而保障中国石墨烯产业的安全、有序和健康发展。

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