想涉足石墨烯領(lǐng)域？這6條“潛規(guī)則”一定要知道

石墨烯已成為眾所周知的明星材料，其卓越的性能吸引了各種應(yīng)用和行業(yè)的大量研發(fā)工作。然而，盡管石墨烯具有巨大的潛力，但是從實(shí)驗(yàn)室到現(xiàn)實(shí)世界成熟的產(chǎn)品還存在這很多巨大的挑戰(zhàn)。想從原本熟悉的領(lǐng)域跨界涉足石墨烯行業(yè)，有很多問(wèn)題需要向清楚。本文將介紹在考慮在任何形式的產(chǎn)品中使用石墨烯時(shí)應(yīng)考慮的主要問(wèn)題。這是我們與研究人員和從事石墨烯應(yīng)用的公司的長(zhǎng)期溝通的經(jīng)驗(yàn)。

1、實(shí)驗(yàn)室理論與工業(yè)實(shí)踐之間有巨大落差

在理論上，石墨烯是一種不同于任何其他材料的新材料，甚至可以說(shuō)它具有之前只有在科幻小說(shuō)才出現(xiàn)的一些超強(qiáng)屬性。近幾十年來(lái)?？茖W(xué)工作者大量的實(shí)驗(yàn)室工作表明，石墨烯的各種性能確實(shí)是非常驚人的，并且，使用石墨烯確實(shí)可以實(shí)現(xiàn)一些以前令人難以置信的事情。但是，我們必須清楚，實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)研究的特點(diǎn)是非常精細(xì)、不計(jì)時(shí)間和成本、使用最優(yōu)的材料，但是重現(xiàn)性是有限的。

通過(guò)昂貴而費(fèi)力的過(guò)程重現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的結(jié)果絕對(duì)是一個(gè)重要的階段，對(duì)于了解使用材料的能力和潛力，創(chuàng)造意識(shí)至關(guān)重要，它與材料的實(shí)際商業(yè)化仍然不同。工業(yè)過(guò)程需要盡可能的低成本才能生存，生產(chǎn)流程必須可擴(kuò)展，結(jié)果必須一致，并且必須滿足一系列其他要求。在石墨烯方面，并不是所有這些要求都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，而在進(jìn)行大規(guī)模商業(yè)化之前還需要做更多的工作。

當(dāng)你在考慮運(yùn)作與石墨烯相關(guān)的項(xiàng)目時(shí)，有一種不切實(shí)際的期望是一定要避免的，那就是可以很輕松使用現(xiàn)成的材料和工藝，剛好符合正在開(kāi)發(fā)的新方案，可以實(shí)現(xiàn)瞬間成功的不切實(shí)際的期望，要有正確的心態(tài)。

2、切忌隨機(jī)選擇供應(yīng)商或者石墨烯材料

石墨烯是一大類多功能材料的統(tǒng)稱，有許多不同存在形式，比如粉體、漿料、薄膜等。每種形式都有截然不同的特性和特點(diǎn)，例如某些形式的石墨烯可以是導(dǎo)電的，而有些其它形式的石墨烯則是完全絕緣的。所以，在產(chǎn)品里添加石墨烯的時(shí)候要根據(jù)不同的特性選擇不同形式的石墨烯原料。

此外，不同的石墨烯廠家采用不同的技術(shù)路線，使用不同的原材料，所以生產(chǎn)的石墨烯性質(zhì)、質(zhì)量的差別也非常大。

鑒于石墨烯材料的概念一個(gè)很寬的范圍，努力規(guī)范不同類型石墨烯的定義至關(guān)重要。缺乏標(biāo)準(zhǔn)使得上述不同種類的石墨烯會(huì)產(chǎn)生混淆的情況，這可能對(duì)商業(yè)化進(jìn)程產(chǎn)生非常不利影響。標(biāo)準(zhǔn)化將通過(guò)向潛在的開(kāi)發(fā)商保證這些材料的性質(zhì)和質(zhì)量，從而加快石墨烯的應(yīng)用和商業(yè)化進(jìn)程。但是，在這些努力取得成果之前，在決定具體的石墨烯形式和供應(yīng)商之前，至關(guān)重要的是要做一些研究，以確定最有利于正在開(kāi)發(fā)的具體應(yīng)用的參數(shù)。許多轉(zhuǎn)型做石墨烯的初創(chuàng)企業(yè)由于隨機(jī)選擇材料或供應(yīng)商而失敗，這自然會(huì)導(dǎo)致很糟糕的結(jié)果。

3、石墨烯原材料很難保持一致性，會(huì)發(fā)生變化

不是所有的石墨烯性質(zhì)都是完全相同的：即使你在進(jìn)行研究之后，選擇了正確類型的石墨烯材料和合適的生產(chǎn)商，但是你仍然會(huì)得到不一致的石墨烯，同一廠家不同的批次之間的石墨烯不同，即使同一批次的石墨烯也會(huì)有差異。石墨烯供應(yīng)商不會(huì)告訴你的是，即使你通過(guò)表征檢測(cè)有了數(shù)據(jù)，石墨烯材料往往也有不同的變化。這不是由于供應(yīng)商的欺詐，而是石墨烯生產(chǎn)過(guò)程尚未完全完善的事實(shí)造成的。正確的解決方案是了解這一事實(shí)，并嘗試評(píng)估材料的變化，并設(shè)計(jì)可承受的變化范圍內(nèi)的應(yīng)對(duì)措施。

4、存儲(chǔ)和運(yùn)輸也至關(guān)重要

存儲(chǔ)和運(yùn)輸?shù)冗@些因素常常被我們忽視，其實(shí)這些因素對(duì)于確定石墨烯項(xiàng)目整體的成本及可行性至關(guān)重要，在考慮在研發(fā)工作中使用石墨烯時(shí)，必須要考慮到這些因素。不同類型的石墨烯材料對(duì)儲(chǔ)存和運(yùn)輸條件具有不同的要求。雖然石墨烯片或薄膜被放置在基板上，并且以這種方式存儲(chǔ)和運(yùn)輸，但它們通常不太容易損壞。碎片狀的石墨烯需要決定是否以濕或干的形式處理，這將影響成本和分散的復(fù)雜性。

例如，糊料比已分散的漿料更便宜-分散體可以非常稀釋，因此比糊料重得多，使運(yùn)輸成本更高。分散大量的干粉石墨烯有時(shí)是不切實(shí)際的，部分原因是許多制造商由于健康和安全問(wèn)題而不允許對(duì)干燥的納米材料進(jìn)行處理。人們應(yīng)該意識(shí)到這些問(wèn)題，決定正確的倉(cāng)儲(chǔ)和運(yùn)輸方式。

5、成本

石墨烯是由單層碳原子以sp2雜化方式形成的蜂窩狀平面薄膜，是一種只有一個(gè)原子層厚度的準(zhǔn)二維材料。由于碳是自然界中普遍存在的元素，因此石墨烯未來(lái)的價(jià)格將非常適中。然而，其中有幾個(gè)原因，其中包括新興的制造方法和有限的生產(chǎn)量，使得目前石墨烯的價(jià)格相當(dāng)高。成本將會(huì)隨著時(shí)間的推移大幅下降，但初始材料的成本仍然很高。當(dāng)然，這是規(guī)劃石墨烯相關(guān)項(xiàng)目時(shí)需要注意的重要因素。

6、短期尋求回報(bào)?難!

石墨烯的出現(xiàn)令世界各地的研究人員和投資公司興奮不已，人們對(duì)于他寄予厚望，大家都在期望能開(kāi)發(fā)出實(shí)際應(yīng)用的石墨烯產(chǎn)品。目前，石墨烯研究確實(shí)在進(jìn)步，初步階段的產(chǎn)品，如運(yùn)動(dòng)器材和中間產(chǎn)品(涂料，3D印刷材料)也開(kāi)始進(jìn)入市場(chǎng)。但石墨烯的商業(yè)化還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。

當(dāng)我們涉足石墨烯行業(yè)時(shí)，我們需要明白，這將是一場(chǎng)馬拉松而不是百米沖刺，是一個(gè)漫長(zhǎng)而精細(xì)的過(guò)程，需要相當(dāng)多的實(shí)驗(yàn)室工作、時(shí)間和資金支撐。那些只想享受石墨烯“嗡嗡聲”并賺取利潤(rùn)的公司，也許應(yīng)該重新考慮他們的項(xiàng)目。