自2004年首次实现石墨烯分离以来，与石墨烯相关的研发一直在爆发，数百名商业机会主义者生产石墨烯，以利用这一快速发展的行业。然而，新加坡国立大学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很差。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，制造商将黑色粉末贴上石墨烯的标签，并以高价出售，但事实上，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高级2D材料中心主任Antonio Castro Neto教授说：“创建一个健康、可靠的全球石墨烯市场，非常需要严格的石墨烯表征和生产标准。研究成果于2018年9月13日发表在《新材料》杂志上。
如何用石墨烯锻造石墨烯片
由于其优异的性能，石墨烯被认为是未来的奇迹材料。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，它也是一个令人难以置信的电导体，但它仍然很轻，灵活和透明。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，甚至被提出作为一种将电梯建造到太空中的材料。
石墨烯通常是通过将石墨从普通铅笔芯上剥离成粉末，将粉末浸入液体中，然后用声能振动混合物，分离出最小的石墨烯薄片。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，十层那么厚的石墨烯片叠层依然可以像石墨烯一样。考虑到这一点，卡斯特罗内托教授和他的团队着手开发一种系统可靠的方法来测定来自世界各地的石墨烯样品的质量。他们通过使用多种分析技术和来自许多供应商的测试样品来实现这一目标。
新加坡国立大学的研究团队在分析了来自美国、亚洲和欧洲60多家不同供应商的样品后发现，其中大多数含有不到10%的石墨烯片。大多数样品是没有正确剥离的石墨粉。“目前还不清楚假冒石墨烯的生产商是否意识到劣质产品。无论如何，缺乏石墨烯生产标准导致在公开市场上销售的材料质量很差。这一直阻碍着未来应用的发展，”卡斯特罗内托教授详细解释道。
石墨粉和石墨烯的性质完全不同，所以任何以纯石墨烯为借口的研究都会给出不准确的结果。此外，本研究中测试的样品中只有一个含有超过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世界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、气候和可持续性相关的重要挑战，研究不会以这种方式受到阻碍，”卡斯特罗内托教授解释说。
克服石墨烯创新的障碍
随着这一发现和可靠测试程序的发展，石墨烯样品现在可以达到更高的标准。“由于巨大的市场需求，我们希望我们的成果能够加速ISO中石墨烯标准化的进程。这将鼓励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的产品，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测试石墨烯可以确保世界各地不同实验室和用户之间的数据进行简单的定量比较。
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