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，但是從實驗室到現(xiàn)實世界成熟的產(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)品中使用石墨烯時應(yīng)考慮的主要問題。這是我們與研究人員和從事石墨烯應(yīng)用的公司的長期溝通的經(jīng)驗。
1、實驗室理論與工業(yè)實踐之間有巨大落差
在理論上，石墨烯是一種不同于任何其他材料的新材料，甚至可以說它具有之前只有在科幻小說才出現(xiàn)的一些超強屬性。近幾十年來?？茖W(xué)工作者大量的實驗室工作表明，石墨烯的各種性能確實是非常驚人的，并且，使用石墨烯確實可以實現(xiàn)一些以前令人難以置信的事情。但是，我們必須清楚，實驗室的科學(xué)研究的特點是非常精細(xì)、不計時間和成本、使用最優(yōu)的材料，但是重現(xiàn)性是有限的。
通過昂貴而費力的過程重現(xiàn)實驗室的結(jié)果絕對是一個重要的階段，對于了解使用材料的能力和潛力，創(chuàng)造意識至關(guān)重要，它與材料的實際商業(yè)化仍然不同。工業(yè)過程需要盡可能的低成本才能生存，生產(chǎn)流程必須可擴展，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)你在考慮運作與石墨烯相關(guān)的項目時，有一種不切實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，剛好符合正在開發(fā)的新方案，可以實現(xiàn)瞬間成功的不切實際的期望，要有正確的心態(tài)。
2、切忌隨機選擇供應(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，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產(chǎn)生混淆的情況，這可能對商業(yè)化進(jìn)程產(chǎn)生非常不利影響。標(biāo)準(zhǔn)化將通過向潛在的開發(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)由于隨機選擇材料或供應(yīng)商而失敗，這自然會導(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有差異。石墨烯供應(yīng)商不會告訴你的是，即使你通過表征檢測有了數(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)過程尚未完全完善的事實造成的。正確的解決方案是了解這一事實，并嘗試評估材料的變化，并設(shè)計可承受的變化范圍內(nèi)的應(yīng)對措施。
4、存儲和運輸也至關(guān)重要
存儲和運輸?shù)冗@些因素常常被我們忽視，其實這些因素對于確定石墨烯項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，必須要考慮到這些因素。不同類型的石墨烯材料對儲存和運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和運輸，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，使運輸成本更高。分散大量的干粉石墨烯有時是不切實際的，部分原因是許多制造商由于健康和安全問題而不允許對干燥的納米材料進(jìn)行處理。人們應(yīng)該意識到這些問題，決定正確的倉儲和運輸方式。
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，因此石墨烯未來的價格將非常適中。然而，其中有幾個原因，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格相當(dāng)高。成本將會隨著時間的推移大幅下降，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)項目時需要注意的重要因素。
6、短期尋求回報?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，人們對于他寄予厚望，大家都在期望能開發(fā)出實際應(yīng)用的石墨烯產(chǎn)品。目前，石墨烯研究確實在進(jìn)步，初步階段的產(chǎn)品，如運動器材和中間產(chǎn)品(涂料，3D印刷材料)也開始進(jìn)入市場。但石墨烯的商業(yè)化還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有實現(xiàn)。
當(dāng)我們涉足石墨烯行業(yè)時，我們需要明白，這將是一場馬拉松而不是百米沖刺，是一個漫長而精細(xì)的過程，需要相當(dāng)多的實驗室工作、時間和資金支撐。那些只想享受石墨烯“嗡嗡聲”并賺取利潤的公司，也許應(yīng)該重新考慮他們的項目。
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