Hvorfor ble grafen en svindel i Kina?
Men selv om applikasjonsutsiktene for grafen blir mer og mer lovende, er en annen helt annen uttalelse også kategorisk: Grafen er en svindel i Kina.
I mars 2015 kunngjorde Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology ved det kinesiske vitenskapsakademiet lanseringen av en grafen-mobiltelefon kalt"GALAX SETTLERα". I følge publisiteten på den tiden var lystransmittansen så høy som 97 %, ladehastigheten til mobiltelefonen ble økt med 40 %, og batterilevetiden Ved å forlenge med 50 % øker energitettheten til batteriet også med 10 %. Fordi den er knyttet til grafen, selv om denne telefonen bare tilsvarer en tusen-yuan-konfigurasjon, kan prisen være så høy som 2499 yuan.
Åtte måneder senere, til tross for kunngjøringen av den første batchen på 30 000 enheter av denne grafentelefonen, har den ikke blitt solgt på markedet.
Men folk kan kjøpe en rekke andre grafenprodukter. For eksempel har Shengquan Group, et børsnotert selskap på New OTC Market, lansert grafensokker og undertøy på markedet. I følge selskapets publisitet tilsatte de biomassegrafen"indre oppvarming" fiber til produktet, som er en splitter ny intelligent multifunksjonell komposittfiber som"har evnen til å aktivere immunceller, beskytte mot ultrafiolette stråler, forbedre mikrosirkulasjonen, antibakteriell og antibakteriell, varmeøkende og soløkende egenskaper, og det kan også deodorisere."
I følge selskapets publisitet karboniserte de plantestilker for å trekke ut grafen, ved å bruke superledningsevnen til grafen som råmateriale for produksjon av klær. De planlegger også å lansere en smart BH som måler subtile endringer i kvinners brysttemperatur gjennom en innebygd sensor for effektivt å forhindre svulster og brystkreft. De planlegger også å bruke dem på militæruniformer. For tiden er disse såkalte grafenproduktene dyre, prisen på et par sokker. For mer enn 50 yuan er prisen på et par undertøy nær 300 yuan, prisen på et grafenbelte er nær 600 yuan, og de varmegenererende klærne selges for mer enn 1700 yuan.
& quot;I de siste årene, da nanomaterialer ble hypet, var det mye hype om konseptet'nano+' i Kina. Denne gangen, konseptet med'grafen' er lik. Mange grafenprodukter er svindel." Nasjonal 863-prosjektleder, materialforsker, Said Qi Lu, professor ved School of Chemistry and Molecular Engineering ved Peking University. På grunn av sitt bidrag til nye materialer og energi, er Qilu også kjent som hovedgrunnleggeren av mitt lands's litiumkoboltoksid- og litiummanganatbatteri-katodematerialer.
I følge reporterens's forståelse er grafen for tiden delt inn i to typer: monoatomisk tynnfilmsgrafen og grafenpulver. Fremstillingen av førstnevnte bruker hovedsakelig karbonholdige gasser som metan og acetylen som råmaterialer og syntetiseres ved kjemisk dampavsetning, som ikke har noe med grafitt eller halm å gjøre.
Grafenpulver er hentet fra naturlig grafitt, oksidert med konsentrert syre og sterkt oksidasjonsmiddel, og deretter redusert ved ekspansjonsvarmebehandling. Når det gjelder grafen utvunnet fra halm, sies det at 15 katter av maiskolber kan trekke ut én katt med grafen. Mange mennesker i bransjen ser ut til å være uhørt.
Bortsett fra de åpenbare svindelgrafen-trusene, er"grafenbatterier" og"grafen litiumbatterier" som mange forskningsinstitutter og bedrifter er opptatt av å utvikle, blir også anklaget for å lyve.
For tiden er praksisen med grafenpåføring i batterifeltet generelt å legge til grafenmaterialer til de positive og negative elektrodene til litiumbatterier."Denne tilnærmingen er åpenbart misvisende." Nylig stilte Tsinghua Energy Internet-forsker Liu Guanwei spørsmålstegn ved"grafenbatteriet" artikkel på Internett.
I denne artikkelen med tittelen"The Legendary"Graphene Battery" teknologi, er det en stor løgn?"I artikkelen ga Liu Guanwei et klart syn fra begynnelsen:
Teknologien til"grafenbatteri" er nær ikke-eksisterende. Grafen kan bare øke ladningen og utladningshastigheten i teorien, men det hjelper ikke å øke kapasiteten (energien). Folk som kommer til å bli skuffet), er meningen med gimmicken langt større enn den praktiske verdien.
I følge Liu Guanwei, i henhold til den klassiske elektrokjemiske nomenklaturen, skal litiumionbatteriene som brukes i generelle smarttelefoner hete"litiumkoboltoksid-grafittbatterier." Det kalles et"litiumionbatteri" fordi litiumion spiller en stor rolle i det."Strengt tatt spiller grafen bare en hjelperolle i batteriet, så et batteri som bruker grafen kan ikke direkte kalles et'grafenbatteri'."
Etter Liu Guanwei's syn er det kun grafen som brukes som et"konduktivt additiv" i litiumbatterier som i utgangspunktet har kommet på markedet nå. Men selv bruken av"tilsetningsstoffer" har blitt avhørt.
Grafen kan brukes som et ledende middel for å fremme rask lading og utlading av litiumbatterier. I teorien kan det forbedre hastighetsytelsen. Men hvis spredningsprosessen ikke er på plass og blandingen er ujevn, er alt et slott på himmelen. I tillegg er det mange høykvalitets og rimelige materialer. Det dyre grafenet må brukes."
Reporteren la merke til at Liu Guanwei's synspunkter ble anerkjent av mange senioreksperter i bransjen, inkludert Zhang Yuanbo, Qilu, professor Lu Hongbin ved Institutt for polymervitenskap ved Fudan University, og professor Yuan Guohui ved Institutt av anvendt kjemi ved School of Chemical Engineering ved Harbin Institute of Technology.
& quot;Hvem kan komme med dataene frem til nå? Er det noen som har laget et slikt batteri?" Qilu mener også at"de positive og negative elektrodene til litiumbatterier begge er lagdelte strukturer, så under visse ytre forhold danner det en migrasjon fra den positive elektroden til den negative elektroden. Grafen er en enkeltlags karbonatomringstruktur, som bestemmes av sine egne kjemiske og fysiske egenskaper og vil ikke danne et separat negativt elektrodemateriale for litiumbatterier."
Mange mennesker kaster bort livet for dette?
Angående tvilen til industrieksperter, som generalsekretær for"China Graphene Industry Technology Innovation Strategic Alliance", sa Li Yichun:"Selv om industrien er kontroversiell, vitenskapelig og teknologisk innovasjon, alt kan skje. Noen eksperter mener at det er umulig. Det'er oppnådd, og noen eksperter er for vilkårlige, men vi må ha et åpent sinn."
Til nå er det umulig å vite det sanne ansiktet til Qingdaos nyutviklede"verdensledende grafenlitiumbatteri". Huaweis svar er"det er forskning på grafen, men det vil ikke kommersialiseres så raskt." Som Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences leder av"Graphene Super Electric Vehicle Battery" team, Huang Fuqiang's forsvar er at"alle vil trekke forskjellige konklusjoner fra forskjellige vinkler, men essensen er den samme."
Faktisk kan til og med Andre Gaim, som vant Nobelprisen i 2010 for sin oppdagelse av grafen,'ikke forstå dagens vanvittige grafen i Kina. På slutten av oktober 2015, da Gaim deltok på en grafenproduktutstilling som ble holdt i Qingdao, så han bort fra vertens ansikt og gjorde det klart at "mange bruksprodukter inkludert grafenbatterier kan mistenkes for hype for tiden."
Den dagen Gaim deltok på møtet, ble"2015 Global Graphene Industry Research Report" først publisert av China Graphene Industry Technology Innovation Strategic Alliance ble også utgitt, som viste at Kina ikke bare rangerte først i verden i antall artikler publisert om grafen på slutten av 2012, og antallet patenter har økt raskt i siste tre årene.
Gaim påpekte imidlertid også i et intervju med kinesiske medier at halvparten av forskningen på mange publiserte grafenpapirer vil bli forkastet. På den annen side vil mange patenter, spesielt de produsert av universiteter, hvorav 90% ikke har noen verdi, 99% av patentene vil til slutt bli ugyldige, og vedlikehold av disse patentene vil også koste mye penger, og mange mennesker kaster bort sine lever for dette.
& quot;Selv om Kina rangerer først i verden når det gjelder antall publiserte grafenartikler, vet mange vitenskapelige forskningsinstitutter ikke hva industrien ønsker, og problemet med frakobling mellom vitenskapelig forskning og anvendelse er fremtredende." Kang Feiyu, dekan ved Tsinghua University Shenzhen Graduate School og ekspert på karbonmaterialer Offentlig uttalt.
Denne tvilen stopper ikke tempoet til kinesiske grafenutøvere. Den 16. januar holdt Changzhou West Taihu Science and Technology Industrial Park en signeringsseremoni for grafenprosjekter, og 21 grafenprosjekter slo seg sammen i Changzhou. Liu Zhifeng, sekretær for partiarbeidskomiteen i Changzhou West Taihu Science and Technology Industrial Park, sa at Changzhou's grafenindustri beveger seg mot målet om å"skape titalls milliarder spesialindustrier ."
Det er mange grafen industriparker som Changzhou i Kina. I følge reporterens's forståelse har det blitt dannet store grafenindustriparker i Chongqing, Wuxi, Qingdao, Tangshan og andre steder. Og flere industriparker av grafen forventes å blomstre i 2016.
I Changzhou fortalte en innsider i 2D Carbon Technology Co., Ltd. til journalister at de ble etablert i Changzhou i 2011 og har vokst til en skala på 200 personer. I 2012 produserte de verdens's første kapasitive grafenberøringsskjerm. I løpet av de siste to årene har de også brukt den høye varmestrålingseffektiviteten til grafenfilmer for å utvikle noen varmebare klær. Deres forsknings- og utviklingsretninger inkluderer også komposittmaterialer av grafen, solceller og bærbare sensorer. Han innrømmet imidlertid at disse produktene faktisk har lite med grafen å gjøre.
Det er kapitalmarkedet som smaker sødmen tidligere enn industriparker, vitenskapelige forskningsinstitutter, universiteter og bedrifter. Relevante data viser at totalt 60 børsnoterte selskaper i Shanghai og Shenzhen har sin grafenvirksomhet. I midten av august 2015 annonserte Del Home Furnishings, som ligger i Jiangsu, sin investering i grafen superlitiumbatterier og andre prosjekter. Etter å ha utarbeidet planen for"økte årlige inntekter med 2,8 milliarder yuan og årlig nettofortjeneste med 450 millioner yuan", tok dette selskapet opp med" Aksjekursen til et selskap med konseptet"grafenbatteri" ser ut til å ha vært på en rakett, med en økning på 158,4 % på mer enn to måneder.
Veien til industriell kommersialisering er lang
& quot;I den innenlandske bruken av grafen er det faktisk ikke mange selskaper som faktisk driver med grafen. Mange av dem er selskaper som pleide å lage karbonmaterialer som grafitt, eller til og med helt ubeslektede selskaper som bruker grafenfanen, eller spekulerer i aksjer, eller kjemper for det. National Funds, det er nesten ingen selskaper som virkelig lager grafen og virkelig kan tjene penger." sa Zhu Hongwei, professor ved Micro-Nano Mechanics Center ved School of Materials Science and Engineering, Tsinghua University.
Etter Liu Guanwei's syn er det ikke bare mange innenlandske grafen-svindler, men også mye hype om utenlandske prosjekter. I sin artikkel om grafenbatterier uttalte Liu Guanwei at"det spanske Graphenano-selskapet med grafenbatterier" kunne ikke finne noen gyldig informasjon om det var de tre tyske bilselskapene som hevdet å samarbeide eller på nettsiden til Patentstyret.
Så hvorfor er den svært etterlengtede"kongen av nye materialer" i en så vanskelig kontrovers?
I følge reporterens's forståelse er det tre grunner: På den ene siden, uansett om det er innenlandsk eller utenlandsk, er det ingen teknisk funnet industriell syntesemetode for å oppnå enkeltkrystallgrafen med stort areal. På den annen side har nedstrøms industrikjeden av grafen ennå ikke dannet seg i markedet. Den største etterspørselen etter grafen er kun de store vitenskapelige forskningsinstituttene og laboratoriene, og ingen stor mengde grafen har blitt satt i industriell drift.
Allerede i 2010 produserte forskere fra Sungkyunkwan University i Sør-Korea og Samsung Corporation en gjennomsiktig og fleksibel skjerm sammensatt av flerlags grafen og et polyesterarksubstrat. På den tiden foreslo Hong Bingxi, en professor ved Sungkyunkwan University og den tilsvarende forfatteren av artikkelen, at metoden deres kunne brukes til å produsere grafenbaserte solceller, berøringssensorer og flatskjermer. Men han innrømmet også den gangen at det var for tidlig for storskala produksjon og kommersialisering – fem år senere forble Hong Bingxi's metode fortsatt i laboratoriene til Samsung og Sungkyunkwan University i Sør-Korea.
Det siste aspektet er kostnadene ved grafenpreparering. På grunn av manglende evne til å masseprodusere, har kostnadene for grafenpreparering holdt seg høye, og de høye kostnadene har også hindret industrialiseringen i nedstrømsmarkedet. Tidligere var prisen på grafen så høy som 5000 yuan/gram, noe som var flere ganger dyrere enn gull."Flasken med noe som ikke er overraskende er dyrere enn gull. Noen få gram grafenpulver er verdt hundretusenvis av yuan. Når vi flyr på flyet blir vi fraktet av flere i frykt for å bli beslaglagt av sikkerhetskontrollen." Startupene som ble studert pleide å beskrive det på denne måten.
I Canada etablerte Grafoid og National University of Singapore verdens største grafenforskningssenter (NUS), og lanserte en ny produksjonsbase i Ontario i 2014. Denne basen på 20 000 kvadratmeter produserer hovedsakelig grafenpulver. På den tiden sa den ansvarlige for selskapet at de kan masseprodusere grafen av høy kvalitet til en lav pris. Mer enn et år senere har det imidlertid ikke kommet noen nye nyheter fra denne basen.
Derfor er det hovedsakelig tekniske problemer som virkelig hindrer storskala påføring av grafen. Blant dem er utviklingen av konsistente og reproduserbare syntetiske metoder for lavkost, storskala og høykvalitets grafen den største vanskeligheten.
En interessant ting som folk er kjent med er at Andre Gaim brukte scotch tape for å få grafen. Men det folk'ikke vet er at grafenet oppnådd ved denne metoden har en liten størrelse, vanligvis mellom 10 mikron og 100 mikron, og har ulempene med lavt utbytte og høye kostnader, og kan ikke oppfylle kravene til industrialisering og storskala produksjon.
Senere er grafittoksidreduksjonsmetoden en av de mest brukte metodene for fremstilling av grafen. Imidlertid oppnår denne metoden hovedsakelig grafenpulver, som har mange defekter og dårlige elektriske og mekaniske egenskaper. Konsentrert svovelsyre er nødvendig for å oksidere grafitt, som er et vanskelig problem i industriell avfallsbehandling.
Siden den gang har folk tenkt at det ikke er nødvendig å bruke grafitt for å tilberede grafen, men bare må prøve å få karbonatomer til å danne en tynn film. Kjemisk dampavsetning (CVD) ble til. Denne metoden introduserer gasser som etylen eller acetylen i et reaksjonskammer for å dekomponere disse gassene ved høy temperatur. Etter avkjøling avsettes karbonatomer på overflaten av substratet for å danne grafen. . Selv om CVD kan oppfylle kravene til storskala og høykvalitets grafenproduksjon i stor skala, er problemet at på grunn av sin høye kostnad og komplekse prosess, er anvendelsen av denne metoden i grafenproduksjon begrenset.
På grunn av den enorme forskjellen i tilberedningsmetoder, varierer prisen på grafenpulver og CVD-film også tusenvis av ganger. For eksempel koster 1 gram grafenpulver bare mindre enn 10 yuan, mens 1 kvadratmeter grafenfilm koster flere titalls til hundrevis av yuan, og vekten er faktisk mindre enn 1 mg.
Det er en annen hovedmetode-løsningsmiddelstrippingsmetode. Siden hele eksfolieringsprosessen i flytende fase ikke introduserer noen defekter på overflaten av grafen, gir den brede bruksmuligheter for sine anvendelser innen mikroelektronikk, multifunksjonelle komposittmaterialer osv. Ulempen er også at utbyttet er svært lavt.
Derfor, fra et applikasjonssynspunkt, er grafen for tiden i fortellerstadiet i inn- og utland."I tillegg er de gjeldende industrielle standardene for størrelsen, ensartetheten og påliteligheten til grafen i forbrukerelektronikk ennå ikke bestemt, så den faktiske bruken av grafen i forbrukerelektronikk er ennå ikke vist." Zhu Hongwei mener at grafitt For øyeblikket kan ene lage småskala enheter i laboratoriet, men masseproduksjon og integreringskvalitet kan ikke garanteres."Det er i hvert fall ikke noe håp ennå."
Faktisk har til og med Gaim selv forbehold om den nåværende kommersialiseringen av grafen. Gaim mener at grafen er en grunning som har drevet utviklingen av et bredere spekter av todimensjonale materialer. Men for grafen, sett fra et fysikkperspektiv, har det nådd en flaskehals, og med mindre det kommer et større gjennombrudd i fremtiden, er det vanskelig å gjøre ytterligere forbedringer.
Memorabilia av grafenutvikling
2004: Andrei Geim og Konstantin Novoselov oppnådde grafen ved hjelp av en enkel mekanisk strippemetode for tape. De to vant Nobelprisen i fysikk i 2010.
Desember 2009: Japans's Fujitsu Research Institute kunngjorde sin vellykkede bruk av grafen for å lage transistorer.
Februar 2010: IBM utviklet Graphene FET (Field Effect Transistor).
Juni 2010: Samsung og professor Sumio Iijima ved Sungkyunkwan University i Sør-Korea brukte grafen til å lage fleksible gjennomsiktige elektroder.
Januar 2012: Jiangnan Graphene Research Institute, 2D Carbon og andre selskaper annonserte at de i fellesskap har utviklet verdens's første grafen kapasitive berøringsskjerm for mobiltelefoner.
August 2012: Nokia avslørte at R&D-avdelingen jobber med grafen fotoelektriske sensorer.
September 2012: Sony annonserte at de har utviklet en rull-til-rull-prosess for å produsere grafen.
Januar 2013: Chongqing Research of Chinese Academy of Sciences
Instituttet annonserte at det har utviklet den første 15-tommers enkeltlagsgrafen i Kina.
Mai 2013: Jiangsu Changzhou 2D Carbon Technology Co., Ltd. sa at verdens's største produksjonslinje for grafen gjennomsiktig ledende film ble offisielt satt i drift, med en årlig produksjonskapasitet på 30 000 kvadratmeter.
November 2013: Changzhou Sixth Element Material Technology Co., Ltd. startet produksjon av 100 tonn grafenoksid- og grafenpulverproduksjonslinjer.
April 2014: Samsung annonserte at de har utviklet en teknologi for å danne enkeltkrystallgrafen på halvlederskiver.
Juli 2014: IBM kunngjorde at de ville investere 3 milliarder dollar i grafenutvikling i løpet av de neste fem årene.
2015:"Made in China 2025" ble offisielt kunngjort av statsrådet, noe som igjen satte grafen på dagsordenen som en ny energikilde.
Relaterte lenker: Fortiden og nåtiden til kongen av nye materialer
Karbon er et av de viktigste elementene. Den har unike egenskaper og er grunnlaget for alt liv på jorden. Rent karbon kan være hard diamant eller myk grafitt.
Fordi dette materialet er laget av grafitt og inneholder den grunnleggende egenskapen til olefiner - dobbeltbindingen mellom karbonatomer, kalles det grafen. Faktisk finnes grafen i naturen, men det er vanskelig å skrelle av en enkeltlagsstruktur. Lag med grafen er stablet for å danne grafitt, og 1 mm tykk grafitt inneholder omtrent 3 millioner lag med grafen. Vedheften mellom lagene er veldig løs og lett å skyve, noe som gjør grafitten veldig myk og lett å skrelle av. En lett strøken blyant på papiret kan etterlate spor av flere lag med grafen.
Forskere har utført teoretiske studier på grafenlignende strukturer på 1940-tallet, men i lang tid siden da har forsøk på å produsere enkeltlags grafen vært mislykket. Noen tror at et slikt todimensjonalt materiale er umulig ved romtemperatur. Under stabil tilværelse. I oktober 2004 publiserte en artikkel i den amerikanske"Science" magasinet snudde denne oppfatningen. Andre Heim og Konstantin Novoselov, som jobber ved University of Manchester i Storbritannia, fullførte sitt"magiske" med vanlig tape.
De brukte tape for å feste flakene fra grafitten, som fortsatt inneholder mange lag med grafen. Men etter å ha festet den gjentatte ganger i 10 til 20 ganger, blir flakene tynnere og tynnere, og til slutt produserer det noe enkeltlags grafen. Denne tilsynelatende veldig enkle og ikke høyteknologiske metoden er ikke deres første. Noen prøvde før, men klarte ikke å identifisere enkeltlags grafen.
Heim og Novoselov la de skrellede tynne skivene på et silisiumoksidsubstrat. Interferenseffekten av lys får de tynne skivene til å se fargerike striper under mikroskopet, akkurat som effekten av en oljefilm på vannoverflaten. Ved å bruke denne effekten observerte de enkeltlags grafen. På denne måten dukket det første todimensjonale krystallmaterialet offisielt opp. Senere forberedte folk noen andre todimensjonale materialer, for eksempel todimensjonale krystaller av bornitrid og molybdendisulfid.
Grafen har en spesiell betydning for fysikkens grunnforskning. Det muliggjør at noen kvanteeffekter som bare kunne diskuteres på papir før kan verifiseres gjennom eksperimenter, for eksempel elektroner som ignorerer hindringer og innser spøkelsesaktig kryssing. Men det som er mer interessant er dens mange"ekstrem" arten av søknadsutsikter. Men hva slags endringer dette todimensjonale karbonet vil føre til menneskeverdenen kan ikke forutses selv av forskerne som har vunnet Nobelprisen.
