Zašto je grafen postao prijevara u Kini?
Međutim, iako izgledi za primjenu grafena postaju sve obećavajući, kategorična je i druga potpuno drugačija izjava: Grafen je prevara u Kini.
U ožujku 2015. Institut za zelenu i inteligentnu tehnologiju Chongqing Kineske akademije znanosti najavio je lansiranje mobilnog telefona s grafenom pod nazivom"GALAX SETTLERα". Prema tadašnjem publicitetu, njegova propusnost svjetlosti iznosila je čak 97%, brzina punjenja mobilnog telefona povećana je za 40%, a vijek trajanja baterije Produžujući se za 50%, gustoća energije baterije također se povećava za 10 %. Budući da je vezan za grafen, iako je ovaj telefon ekvivalentan samo konfiguraciji od tisuću juana, cijena može doseći čak 2499 juana.
Osam mjeseci kasnije, unatoč najavi prve serije od 30.000 jedinica ovog telefona s grafenom, on nije prodan na tržištu.
Ali ljudi mogu kupiti razne druge proizvode od grafena. Na primjer, Shengquan Group, tvrtka koja kotira na novom OTC tržištu, lansirala je na tržište čarape i donje rublje od grafena. Prema publicitetu tvrtke, dodali su biomasu grafen"unutarnje zagrijavanje" vlakna u proizvod, koje je potpuno novo inteligentno multifunkcionalno kompozitno vlakno koje"ima sposobnost aktiviranja imunoloških stanica, zaštite od ultraljubičastih zraka, poboljšanja mikrocirkulacije, antibakterijsko i antibakterijsko, svojstva povećanja topline i sunca, a može i dezodorirati."
Prema publicitetu tvrtke, karbonizirali su stabljike biljaka kako bi izvukli grafen, koristeći supravodljivost grafena kao sirovinu za proizvodnju odjeće. Također planiraju lansirati pametni grudnjak koji mjeri suptilne promjene temperature ženskih prsa putem ugrađenog senzora kako bi učinkovito spriječio tumore i rak dojke. Planiraju ih primijeniti i na vojne uniforme. Trenutno su ti takozvani proizvodi od grafena skupi, cijena para čarapa. Za više od 50 juana cijena donjeg rublja je blizu 300 juana, cijena pojasa od grafena je blizu 600 juana, a odjeća koja stvara toplinu prodaje se za više od 1700 juana.
& quot;U posljednjih nekoliko godina, kada su se nanomaterijali raspucavali, bilo je puno pompe oko koncepta'nano+' u Kini. Ovaj put, koncept'grafena' je isti. Mnogi proizvodi od grafena su prijevara." Nacionalni 863 voditelj projekta, znanstvenik za materijale, Said Qi Lu, profesor na Školi kemije i molekularnog inženjerstva Sveučilišta u Pekingu. Zbog svog doprinosa novim materijalima i energiji, Qilu je također poznat kao glavni osnivač katodnih materijala moje zemlje' litij kobalt oksid i litij-manganat baterija.
Prema shvaćanju reportera', grafen je trenutno podijeljen u dvije vrste: monoatomski tankoslojni grafen i grafen u prahu. Priprema prvog uglavnom koristi plinove koji sadrže ugljik kao što su metan i acetilen kao sirovine i sintetizira se kemijskim taloženjem pare, što nema nikakve veze s grafitom ili slamom.
Grafen u prahu dobiva se od prirodnog grafita, oksidira koncentriranom kiselinom i jakim oksidacijskim sredstvom, a zatim se reducira ekspanzijskom toplinskom obradom. Što se grafena ekstrahira iz slame, kaže se da 15 mačaka klipa može izvući jednu mačku grafena. Čini se da su mnogi ljudi u industriji nečuveni.
Osim očitih grafenskih gaćica,"grafenske baterije" i"grafenske litijeve baterije" koje mnogi istraživački instituti i tvrtke žele razviti također su optuženi za laž.
Trenutačno je praksa primjene grafena u području baterija općenito dodavanje grafenskih materijala pozitivnim i negativnim elektrodama litijevih baterija."Ovaj pristup je očito pogrešan." Nedavno je istraživač Interneta Tsinghua Energy Liu Guanwei doveo u pitanje"grafensku bateriju" članak na internetu.
U ovom članku pod naslovom"Legendarna"Grafenska baterija" tehnologija, je li to velika laž?"U članku je Liu Guanwei iznio jasan stav od početka:
Tehnologija"grafenske baterije" je blizu nepostojeće. Grafen samo teoretski može povećati brzinu naboja i pražnjenja, ali ne pomaže u povećanju kapaciteta (energije). Ljudi koji će biti razočarani), značenje trika daleko je veće od praktične vrijednosti.
Prema Liu Guanweiju, prema klasičnoj elektrokemijskoj nomenklaturi, litij-ionske baterije koje se koriste u općim pametnim telefonima trebale bi se zvati"litij kobalt oksid-grafit baterije." Zove se"litij ionska baterija" jer litij ion igra glavnu ulogu u tome."Strogo govoreći, grafen igra samo pomoćnu ulogu u bateriji, tako da se baterija koja koristi grafen ne može izravno nazvati'grafenskom baterijom'."
Prema mišljenju Liua Guanweija', samo se grafen koristi kao"vodljivi aditiv" u litij baterijama koje su u osnovi sada ušle na tržište. Ali čak i primjena"aditiva" je ispitan.
Grafen se može koristiti kao vodljivo sredstvo za promicanje brzog punjenja i pražnjenja litijevih baterija. U teoriji, može poboljšati performanse stope. Međutim, ako proces disperzije nije na mjestu i miješanje je neravnomjerno, sve je zamak na nebu. Osim toga, postoji mnogo visokokvalitetnih i jeftinih materijala. Mora se koristiti skupi grafen."
Novinar je primijetio da su stavove Liua Guanweija' prepoznali mnogi viši stručnjaci u industriji, uključujući Zhang Yuanboa, Qilua, profesora Lu Hongbina s Odsjeka za znanost o polimerima Sveučilišta Fudan i profesora Yuan Guohuija s Odjela primijenjene kemije Fakulteta kemijskog inženjerstva Harbin Institute of Technology.
& quot;Tko može doći do podataka do sada? Je li netko napravio takvu bateriju?" Qilu također vjeruje da"pozitivna i negativna elektroda litij baterija su slojevite strukture, tako da pod određenim vanjskim uvjetima, formira migraciju s pozitivne elektrode na negativnu elektrodu. Grafen je jednoslojna prstenasta struktura atoma ugljika, koja je određena vlastitim kemijskim i fizikalnim svojstvima i neće tvoriti zasebni negativni materijal elektrode za litijeve baterije."
Mnogi ljudi traće svoje živote za ovo?
Što se tiče sumnji industrijskih stručnjaka, kao glavni tajnik"China Graphene Industry Technology Innovation Strategic Alliance ", Li Yichun je rekao:"Iako je industrija kontroverzna, znanstvena i tehnološka inovacije, sve se može dogoditi. Neki stručnjaci smatraju da je to nemoguće.'sve je postignuto, a neki stručnjaci su previše proizvoljni, ali moramo imati otvoren um."
Do sada je nemoguće znati pravo lice Qingdaoove novorazvijene"vodeće svjetske grafenske litijeve baterije". Huaweijev odgovor je"postoje istraživanja o grafenu, ali neće se komercijalizirati tako brzo." Kao što je Shanghai Institute of Ceramics, Kineska akademija znanosti, vođa"Grafen Super Electric Vehicle Battery" obrana Huanga Fuqianga' je da će&"svatko izvući različite zaključke iz različitih kutova, ali suština je ista."
Zapravo, čak ni Andre Gaim, koji je dobio Nobelovu nagradu 2010. za svoje otkriće grafena, ne može' razumjeti trenutni pomahnitali grafen u Kini. Krajem listopada 2015., kada je Gaim prisustvovao izložbi grafenskih proizvoda održanoj u Qingdaou, zanemario je lice domaćina i jasno je rekao da se “mnogi proizvodi za primjenu, uključujući grafenske baterije, trenutačno mogu sumnjičiti za hype”.
Na dan kada je Gaim prisustvovao sastanku,"Globalno izvješće o istraživanju industrije grafena za 2015." Također je objavljena i prva objavljena od strane China Graphene Industry Technology Innovation Strategic Alliance, što je pokazalo da je Kina ne samo na prvom mjestu u svijetu po broju radova objavljenih o grafenu krajem 2012. godine, već je i broj patenata naglo porastao u protekle tri godine.
Međutim, Gaim je također u intervjuu za kineske medije istaknuo da će polovica istraživanja o mnogim objavljenim grafenskim papirima biti odbačena. S druge strane, mnogi patenti, posebno oni koje proizvode sveučilišta, od kojih 90% nema vrijednost, 99% patenata će s vremenom postati nevažeći, a održavanje tih patenata također će koštati mnogo novca, a mnogi ljudi troše svoje živi za ovo.
& quot;Iako je Kina na prvom mjestu u svijetu po broju objavljenih grafenskih radova, mnogi znanstveno-istraživački instituti ne znaju što industrija želi, a problem nepovezanosti znanstvenog istraživanja i primjene je istaknut." Kang Feiyu, dekan postdiplomske škole Sveučilišta Tsinghua u Shenzhenu i stručnjak za ugljične materijale Javno je izjavio.
Ove sumnje ne zaustavljaju tempo kineskih praktičara grafena. Dana 16. siječnja, industrijski i tehnološki park Changzhou West Taihu održao je ceremoniju potpisivanja za projekte grafena, a 21 projekt grafena zajedno se smjestio u Changzhou. Liu Zhifeng, tajnik Partijskog radnog odbora znanstveno-tehnološkog industrijskog parka Changzhou West Taihu, rekao je da se industrija grafena Changzhoua&kreće prema cilju&"stvaranje desetaka milijardi specijalnih industrija ."
U Kini postoji mnogo industrijskih parkova grafena poput Changzhoua. Prema shvaćanju reportera', veliki industrijski parkovi grafena formirani su u Chongqingu, Wuxiju, Qingdau, Tangshanu i drugim mjestima. Očekuje se da će više industrijskih parkova grafena procvjetati 2016.
U Changzhouu, insajder tvrtke 2D Carbon Technology Co., Ltd. rekao je novinarima da su osnovani u Changzhouu 2011. i da su narasli na 200 ljudi. Godine 2012. proizveli su prvi svjetski' kapacitivni grafenski zaslon osjetljiv na dodir. U posljednje dvije godine također su koristili visoku učinkovitost toplinskog zračenja grafenskih filmova kako bi razvili neku grijanu odjeću. Njihovi smjerovi istraživanja i razvoja također uključuju kompozitne materijale od grafena, solarne ćelije i nosive senzore. Međutim, priznao je da ti proizvodi zapravo nemaju mnogo veze s grafenom.
Tržište kapitala je ono koje kuša slast prije industrijskih parkova, znanstveno-istraživačkih instituta, sveučilišta i poduzeća. Relevantni podaci pokazuju da ukupno 60 kotiranih tvrtki u Šangaju i Shenzhenu ima svoje poslovanje s grafenom. Sredinom kolovoza 2015., Del Home Furnishings, smješten u Jiangsuu, najavio je ulaganje u grafenske super litijeve baterije i druge projekte. Nakon izrade nacrta"povećanje godišnjeg prihoda za 2,8 milijardi juana i godišnje neto dobiti za 450 milijuna yuana", ova tvrtka sustigla je" Cijena dionice tvrtke s konceptom"grafenska baterija" čini se da je bio na raketi, s povećanjem od 158,4% u više od dva mjeseca.
Put do industrijske komercijalizacije je dug
& quot;U domaćoj primjeni grafena, zapravo nema mnogo tvrtki koje zapravo rade grafen. Mnoge od njih su tvrtke koje su se bavile proizvodnjom ugljičnih materijala kao što je grafit, ili čak potpuno nepovezane tvrtke koje koriste zastavu grafena, ili špekuliraju dionicama, ili se bore za to. Nacionalni fondovi, gotovo da nema tvrtki koje stvarno proizvode grafen i mogu stvarno zaraditi." rekao je Zhu Hongwei, profesor u Centru za mikro-nano mehaniku na Fakultetu znanosti o materijalima i inženjerstvu Sveučilišta Tsinghua.
Po mišljenju Liua Guanweija', ne samo da su mnoge domaće prijevare s grafenom, već i puno hype oko stranih projekata. U svom članku o grafenskim baterijama, Liu Guanwei je izjavio da"španjolska tvrtka Graphenano s grafenskim baterijama" nije mogao pronaći valjane informacije jesu li tri njemačke automobilske tvrtke tvrdile da surađuju ili na web stranici Ureda za patente.
Dakle, zašto je dugo očekivani"kralj novih materijala" u tako neugodnoj polemici?
Prema shvaćanju reportera', postoje tri razloga: S jedne strane, bez obzira jesu li domaći ili strani, ne postoji tehnički pronađena metoda industrijske sinteze za dobivanje monokristalnog grafena velike površine. S druge strane, nizvodni industrijski lanac grafena još se nije formirao na tržištu. Najveću potražnju za grafenom imaju samo veliki znanstveno-istraživački instituti i laboratoriji, a velika količina grafena nije puštena u industrijski pogon.
Već 2010. istraživači sa Sveučilišta Sungkyunkwan u Južnoj Koreji i Samsung Corporation proizveli su prozirni i fleksibilni zaslon sastavljen od višeslojnog grafena i podloge od poliesterskog lima. U to vrijeme, Hong Bingxi, profesor na Sveučilištu Sungkyunkwan i odgovarajući autor rada, predložio je da se njihova metoda može koristiti za proizvodnju solarnih ćelija na bazi grafena, senzora na dodir i ravnih zaslona. No, tada je također priznao da je bilo prerano za veliku proizvodnju i komercijalizaciju – pet godina kasnije, metoda Hong Bingxi&još uvijek je ostala u laboratorijima Samsunga i Sveučilišta Sungkyunkwan u Južnoj Koreji.
Posljednji aspekt je trošak pripreme grafena. Zbog nemogućnosti masovne proizvodnje, cijena pripreme grafena ostala je visoka, a visoka cijena također je ometala tempo industrijalizacije na nizvodnom tržištu. Ranije je cijena grafena bila čak 5000 juana/gram, što je bilo nekoliko puta skuplje od zlata."Boca nečega što nije iznenađujuće skuplja je od zlata. Nekoliko grama grafenskog praha vrijedi stotine tisuća juana. Kad letimo avionom, prevozi nas nekoliko ljudi iz straha da nas sigurnosna provjera ne zaplijeni." Proučeni startupi su to tako opisivali.
U Kanadi su Grafoid i Nacionalno sveučilište Singapura osnovali najveći svjetski istraživački centar grafena (NUS) i pokrenuli novu proizvodnu bazu u Ontariju 2014. Ova baza od 20.000 četvornih metara uglavnom proizvodi grafen prah. Tada je osoba zadužena za tvrtku rekla da mogu masovno proizvoditi visokokvalitetni grafen po niskoj cijeni. Međutim, više od godinu dana kasnije, iz ove baze nije bilo novih vijesti.
Stoga su uglavnom tehnički problemi koji stvarno ometaju primjenu grafena velikih razmjera. Među njima, razvoj dosljednih i ponovljivih sintetskih metoda za jeftin, veliki i visokokvalitetan grafen predstavlja najveću poteškoću.
Zanimljiva stvar koja je ljudima poznata je da je Andre Gaim koristio selotejp za dobivanje grafena. Ali ono što ljudi'ne znaju je da grafen dobiven ovom metodom ima malu veličinu, općenito između 10 mikrona i 100 mikrona, i ima nedostatke kao što su niski prinos i visoka cijena, te ne može zadovoljiti zahtjeve industrijalizacija i velika proizvodnja.
Kasnije je metoda redukcije grafitnog oksida jedna od najčešće korištenih metoda za pripremu grafena. Međutim, ovom se metodom uglavnom dobiva grafen prah koji ima mnogo nedostataka i loša električna i mehanička svojstva. Koncentrirana sumporna kiselina potrebna je za oksidaciju grafita, što je težak problem u obradi tekućine industrijskog otpada.
Od tada su ljudi mislili da nije potrebno koristiti grafit za pripremu grafena, već samo treba pokušati učiniti da atomi ugljika tvore tanak film. Nastalo je kemijsko taloženje pare (CVD). Ova metoda uvodi plinove kao što su etilen ili acetilen u reakcijsku komoru kako bi se ti plinovi razgradili na visokoj temperaturi. Nakon hlađenja, atomi ugljika se talože na površini supstrata i tvore grafen. . Iako CVD može zadovoljiti zahtjeve za masovnu i kvalitetnu proizvodnju grafena u velikim razmjerima, problem je što je zbog visoke cijene i složenog procesa primjena ove metode u proizvodnji grafena ograničena.
Zbog velike razlike u metodama pripreme, cijena grafenskog praha i CVD filma također se razlikuje tisućama puta. Na primjer, 1 gram grafenskog praha košta samo manje od 10 juana, dok 1 četvorni metar grafenskog filma košta desetke do stotine juana, a njegova težina je zapravo manja od 1 mg.
Postoji još jedna glavna metoda - metoda uklanjanja otapala. Budući da cjelokupni proces pilinga tekuće faze ne unosi nikakve defekte na površinu grafena, pruža široku perspektivu primjene za njegovu primjenu u području mikroelektronike, multifunkcionalnih kompozitnih materijala itd. Nedostatak je i to što je iskorištenje vrlo malo.
Stoga je, s gledišta primjene, grafen trenutno u fazi pripovijedanja u zemlji i inozemstvu."Usto, trenutni industrijski standardi za veličinu, ujednačenost i pouzdanost grafena u potrošačkoj elektronici još nisu utvrđeni, tako da stvarna upotreba grafena u potrošačkoj elektronici još nije prikazana." Zhu Hongwei vjeruje da grafit Trenutno ene može napraviti male uređaje u laboratoriju, ali se ne može jamčiti kvaliteta masovne proizvodnje i integracije."Bar još nema nade."
Zapravo, čak i sam Gaim ima rezerve prema trenutnoj komercijalizaciji grafena. Gaim vjeruje da je grafen temeljni premaz koji je potaknuo razvoj šireg spektra dvodimenzionalnih materijala. Ali za grafen, iz perspektive fizike, došao je do uskog grla, i ako ne dođe do većeg proboja u budućnosti, teško je napraviti daljnja poboljšanja.
Memorabilije razvoja grafena
2004: Andrei Geim i Konstantin Novoselov dobili su grafen jednostavnom mehaničkom metodom skidanja trake. Njih dvojica su 2010. godine dobili Nobelovu nagradu za fiziku.
Prosinac 2009: Japanski's Fujitsu Research Institute najavio je uspješnu upotrebu grafena za izradu tranzistora.
Veljača 2010: IBM je razvio Graphene FET (Field Effect Transistor).
Lipanj 2010.: Samsung i profesor Sumio Iijima sa Sveučilišta Sungkyunkwan u Južnoj Koreji koristili su grafen za izradu fleksibilnih prozirnih elektroda.
Siječanj 2012.: Jiangnan Graphene Research Institute, 2D Carbon i druge tvrtke objavile su da su zajednički razvile prvi svjetski' grafenski kapacitivni zaslon osjetljiv na dodir za mobilne telefone.
Kolovoz 2012.: Nokia je objavila da njezin R&D odjel radi na grafenskim fotoelektričnim senzorima.
Rujan 2012.: Sony je objavio da je razvio proces roll-to-roll za proizvodnju grafena.
Siječanj 2013.: Istraživanje u Chongqingu Kineske akademije znanosti
Institut je objavio da je razvio prvi 15-inčni jednoslojni grafen u Kini.
Svibanj 2013.: Jiangsu Changzhou 2D Carbon Technology Co., Ltd. rekao je da je najveća svjetska proizvodna linija za proizvodnju grafenskog prozirnog vodljivog filma' službeno puštena u rad, s godišnjim proizvodnim kapacitetom od 30.000 četvornih metara.
Studeni 2013.: Changzhou Sixth Element Material Technology Co., Ltd. započeo je proizvodnju 100 tona proizvodnih linija grafenskog oksida i grafenskog praha.
Travanj 2014.: Samsung je objavio da je razvio tehnologiju za formiranje monokristalnog grafena na poluvodičkim pločicama.
Srpanj 2014.: IBM je najavio da će uložiti 3 milijarde američkih dolara u razvoj grafena u sljedećih pet godina.
2015:"Proizvedeno u Kini 2025" službeno je proglasilo Državno vijeće, ponovno stavljajući grafen na dnevni red kao novi izvor energije.
Povezane veze: Prošlost i sadašnjost kralja novih materijala
Ugljik je jedan od najvažnijih elemenata. Ima jedinstvena svojstva i temelj je cijelog života na zemlji. Čisti ugljik može biti tvrdi dijamant ili meki grafit.
Budući da je ovaj materijal izrađen od grafita i sadrži osnovnu značajku olefina - dvostruku vezu između ugljikovih atoma, naziva se grafen. Zapravo, grafen postoji u prirodi, ali ga je teško odlijepiti od jednoslojne strukture. Slojevi grafena su naslagani kako bi se formirao grafit, a grafit debljine 1 mm sadrži oko 3 milijuna slojeva grafena. Adhezija između slojeva je vrlo labava i lako se klizi, čineći grafit vrlo mekanim i lako se skida. Lagano povučena olovka na papiru može ostaviti tragove nekoliko slojeva grafena.
Znanstvenici su 1940-ih proveli teorijske studije o strukturama sličnim grafenu, ali dugo vremena od tada, pokušaji proizvodnje jednoslojnog grafena bili su neuspješni. Neki ljudi misle da je takav dvodimenzionalni materijal nemoguć na sobnoj temperaturi. Pod stabilnim postojanjem. U listopadu 2004., članak objavljen u američkom"Science" časopis je poništio ovu percepciju. Andre Heim i Konstantin Novoselov, koji rade na Sveučilištu Manchester u Ujedinjenom Kraljevstvu, završili su svoju"čarobnu" običnom trakom.
Koristili su traku za lijepljenje pahuljica s grafita, koji još uvijek sadrži mnogo slojeva grafena. Ali nakon što ga više puta zalijepe 10 do 20 puta, pahuljice postaju sve tanje i tanje, na kraju stvarajući nešto jednoslojnog grafena. Ova naizgled vrlo jednostavna i ne visokotehnološka metoda nije im prva. Netko je već pokušao, ali nije uspio identificirati jednoslojni grafen.
Heim i Novoselov stavili su oguljene tanke kriške na podlogu od silicij oksida. Učinak interferencije svjetlosti čini da se tanke kriške pod mikroskopom pojavljuju kao šarene pruge, baš poput efekta uljnog filma na površini vode. Koristeći ovaj efekt, promatrali su jednoslojni grafen. Na taj se način službeno pojavio prvi dvodimenzionalni kristalni materijal. Kasnije su ljudi pripremali i neke druge dvodimenzionalne materijale, kao što su dvodimenzionalni kristali bor nitrida i molibden disulfida.
Grafen ima poseban značaj za temeljna istraživanja fizike. Omogućuje neke kvantne efekte o kojima bi se moglo raspravljati samo na papiru prije nego što se može provjeriti kroz eksperimente, kao što su elektroni ignoriranje prepreka i ostvarivanje sablasnog križanja. Ali ono što je još zanimljivije je njegovo mnogo"ekstremnih" priroda izgledi za primjenu. No kakve će promjene ovaj dvodimenzionalni ugljik donijeti u ljudski svijet ne mogu predvidjeti ni istraživači koji su dobili Nobelovu nagradu.
