Varför blev grafen en bluff i Kina? - Kunskap - Shenzhen Benwei Lighting Technology Co., Ltd

Varför blev grafen en bluff i Kina?

Men även om tillämpningsmöjligheterna för grafen blir mer och mer lovande, är ett annat helt annat uttalande också kategoriskt: Grafen är en bluff i Kina.

I mars 2015 tillkännagav Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology vid den kinesiska vetenskapsakademin lanseringen av en grafenmobil som heter"GALAX SETTLERα". Enligt publiciteten vid den tiden var dess ljusgenomsläpplighet så hög som 97 %, laddningshastigheten för mobiltelefonen ökades med 40 % och batteritiden. Förlängning med 50 % ökar också batteriets energitäthet med 10 %. Eftersom den är bunden till grafen, även om den här telefonen bara motsvarar en konfiguration av tusen yuan, kan priset vara så högt som 2 499 yuan.

Åtta månader senare, trots tillkännagivandet av den första satsen på 30 000 enheter av denna grafentelefon, har den inte sålts på marknaden.

Men folk kan köpa en mängd andra grafenprodukter. Till exempel har Shengquan Group, ett börsnoterat företag på New OTC Market, lanserat grafenstrumpor och underkläder på marknaden. Enligt företagets publicitet tillsatte de biomassagrafen"inre uppvärmning" fiber till produkten, som är en helt ny intelligent multifunktionell kompositfiber som"har förmågan att aktivera immunceller, skydda mot ultravioletta strålar, förbättra mikrocirkulationen, antibakteriella och antibakteriella, Värmeökande och solhöjande egenskaper, och det kan också deodorisera."

Enligt företagets publicitet förkolnade de växtstjälkar för att extrahera grafen, med hjälp av grafens supraledning som råmaterial för tillverkning av kläder. De planerar också att lansera en smart bh som mäter subtila förändringar i kvinnors brösttemperatur genom en inbyggd sensor för att effektivt förhindra tumörer och bröstcancer. De planerar också att applicera dem på militäruniformer. I dagsläget är dessa så kallade grafenprodukter dyra, priset för ett par strumpor. För mer än 50 yuan är priset på ett par underkläder nära 300 yuan, priset på ett grafenbälte är nära 600 yuan och de värmealstrande kläderna säljs för mer än 1700 yuan.

& quot;Under de senaste åren, när nanomaterial hypades, var det mycket hype om konceptet'nano+' i Kina. Denna gång, begreppet'grafen' är samma. Många grafenprodukter är en bluff." Nationell 863 projektledare, materialvetare, Said Qi Lu, professor vid School of Chemistry and Molecular Engineering vid Peking University. På grund av sitt bidrag till nya material och energi är Qilu också känd som huvudgrundaren av mitt lands's litiumkoboltoxid- och litiummanganatbatterikatodmaterial.

Enligt reportern's förståelse är grafen för närvarande uppdelad i två typer: monoatomisk tunnfilmsgrafen och grafenpulver. Beredningen av den förra använder huvudsakligen kolhaltiga gaser som metan och acetylen som råmaterial och syntetiseras genom kemisk ångavsättning, vilket inte har något med grafit eller halm att göra.

Grafenpulver erhålls från naturlig grafit, oxiderat med koncentrerad syra och starkt oxidationsmedel, och sedan reducerat genom expansionsvärmebehandling. När det gäller grafen som utvinns ur halm, sägs det att 15 katter majskolvar kan extrahera en katt grafen. Många människor i branschen verkar vara oerhörda.

Bortsett från de uppenbara blufftrosorna av grafen, är"grafenbatterierna" och"grafenlitiumbatterier" som många forskningsinstitut och företag är måna om att utveckla anklagas också för att ljuga.

För närvarande är bruket av grafenapplicering inom batteriområdet i allmänhet att lägga till grafenmaterial till de positiva och negativa elektroderna på litiumbatterier."Detta tillvägagångssätt är uppenbarligen missvisande." Nyligen ifrågasatte Tsinghua Energy Internet-forskaren Liu Guanwei"grafenbatteriet" artikel på Internet.

I den här artikeln med titeln"The Legendary"Graphene Battery" teknik, är det en stor lögn?"I artikeln gav Liu Guanwei en klar bild från början:

Tekniken för"grafenbatteri" är nästan obefintlig. Grafen kan bara öka laddnings- och urladdningshastigheten i teorin, men det hjälper inte att öka kapaciteten (energin). Människor som kommer att bli besvikna), innebörden av gimmicken är mycket större än det praktiska värdet.

Enligt Liu Guanwei, enligt den klassiska elektrokemiska nomenklaturen, ska litiumjonbatterierna som används i vanliga smartphones heta"litiumkoboltoxid-grafitbatterier." Det kallas ett"litiumjonbatteri" eftersom litiumjon spelar en stor roll i det."Strängt taget spelar grafen bara en hjälproll i batteriet, så ett batteri som använder grafen kan inte direkt kallas ett'grafenbatteri'."

Enligt Liu Guanwei's uppfattning används endast grafen som en"konduktiv tillsats" i litiumbatterier som i princip kommit in på marknaden nu. Men även användningen av"tillsatser" har ifrågasatts.

Grafen kan användas som ett ledande medel för att främja snabb laddning och urladdning av litiumbatterier. I teorin kan det förbättra hastighetsprestandan. Men om spridningsprocessen inte är på plats och blandningen är ojämn är allt ett himlenslott. Dessutom finns det många högkvalitativa och billiga material. Den dyra grafenen måste användas."

Reportern märkte att Liu Guanwei's åsikter erkändes av många seniora experter inom branschen, inklusive Zhang Yuanbo, Qilu, professor Lu Hongbin vid institutionen för polymervetenskap vid Fudan University och professor Yuan Guohui vid institutionen för tillämpad kemi vid School of Chemical Engineering vid Harbin Institute of Technology.

& quot;Vem kan komma med uppgifterna fram till nu? Har någon gjort ett sådant batteri?" Qilu tror också att"de positiva och negativa elektroderna på litiumbatterier båda är skiktade strukturer, så under vissa yttre förhållanden bildar den en migration från den positiva elektroden till den negativa elektroden. Grafen är en enkelskiktad kolatomringstruktur, som bestäms av dess egna kemiska och fysikaliska egenskaper och kommer inte att bilda ett separat negativt elektrodmaterial för litiumbatterier."

Många människor slösar bort sina liv för detta?

När det gäller tvivel från industriexperter, som generalsekreterare för"China Graphene Industry Technology Innovation Strategic Alliance", sa Li Yichun:"Även om branschen är kontroversiell, vetenskaplig och teknisk innovation, allt kan hända. Vissa experter tror att det är omöjligt. Det'har uppnåtts och vissa experter är för godtyckliga, men vi måste ha ett öppet sinne."

Hittills är det omöjligt att veta det sanna ansiktet på Qingdaos nyutvecklade"världsledande grafenlitiumbatteri". Huaweis svar är"det finns forskning om grafen, men det kommer inte att kommersialiseras så snabbt." Som Shanghai Institute of Ceramics, kinesiska vetenskapsakademin Ledare för"Graphene Super Electric Vehicle Battery" team, Huang Fuqiang's försvar är att"alla kommer att dra olika slutsatser från olika vinklar, men kärnan är densamma."

Faktum är att till och med Andre Gaim, som vann Nobelpriset 2010 för sin upptäckt av grafen, kan'inte förstå det nuvarande frenesierade grafenet i Kina. I slutet av oktober 2015, när Gaim deltog i en grafenproduktutställning som hölls i Qingdao, ignorerade han värdens ansikte och gjorde det klart att "många applikationsprodukter inklusive grafenbatterier kan misstänkas för hype för närvarande."

Samma dag som Gaim deltog i mötet,"2015 Global Graphene Industry Research Report" Först publicerad av China Graphene Industry Technology Innovation Strategic Alliance släpptes också, vilket visade att Kina inte bara rankades först i världen i antalet artiklar publicerade om grafen i slutet av 2012, och antalet patent har ökat snabbt i senaste tre åren.

Men Gaim påpekade också i en intervju med kinesiska medier att hälften av forskningen på många publicerade grafenpapper kommer att kasseras. Å andra sidan, många patent, särskilt de som produceras av universitet, varav 90% inte har något värde, 99% av patenten kommer så småningom att bli ogiltiga, och underhållet av dessa patent kommer också att kosta mycket pengar, och många människor slösar bort sina lever för detta.

& quot;Även om Kina rankas först i världen när det gäller antalet publicerade grafenpapper, vet många vetenskapliga forskningsinstitut inte vad industrin vill ha, och problemet med att koppla bort vetenskaplig forskning och tillämpning är framträdande." Kang Feiyu, dekanus vid Tsinghua University Shenzhen Graduate School och expert på kolmaterial.

Dessa tvivel stoppar inte takten hos kinesiska grafenutövare. Den 16 januari höll Changzhou West Taihu Science and Technology Industrial Park en signeringsceremoni för grafenprojekt och 21 grafenprojekt bosatte sig tillsammans i Changzhou. Liu Zhifeng, sekreterare för partiarbetskommittén i Changzhou West Taihu Science and Technology Industrial Park, sa att Changzhous grafenindustri går mot målet att"skapa tiotals miljarder specialindustrier ."

Det finns många grafenindustriparker som Changzhou i Kina. Enligt reportern's förståelse har storskaliga grafenindustriparker bildats i Chongqing, Wuxi, Qingdao, Tangshan och andra platser. Och fler grafenindustriparker förväntas blomma ut under 2016.

I Changzhou berättade en insider i 2D Carbon Technology Co., Ltd. för reportrar att de etablerades i Changzhou 2011 och har vuxit till en skala på 200 personer. 2012 producerade de världens's första kapacitiva grafenpekskärm. Under de senaste två åren har de också använt den höga värmestrålningseffektiviteten hos grafenfilmer för att utveckla några uppvärmningsbara kläder. Deras forsknings- och utvecklingsriktningar inkluderar också kompositmaterial av grafen, solceller och bärbara sensorer. Han medgav dock att dessa produkter faktiskt inte har mycket med grafen att göra.

Det är kapitalmarknaden som smakar sötman tidigare än industriparker, vetenskapliga forskningsinstitut, universitet och företag. Relevant data visar att totalt 60 börsnoterade företag i Shanghai och Shenzhen har sin grafenverksamhet. I mitten av augusti 2015 tillkännagav Del Home Furnishings, beläget i Jiangsu, sin investering i grafen superlitiumbatterier och andra projekt. Efter att ha utarbetat ritningen av"ökning av den årliga omsättningen med 2,8 miljarder yuan och den årliga nettovinsten med 450 miljoner yuan", kom detta företag ikapp" Aktiekursen för ett företag med konceptet"grafenbatteri" verkar ha varit på en raket, med en ökning på 158,4 % på mer än två månader.

Vägen till industriell kommersialisering är lång

& quot;I den inhemska tillämpningen av grafen finns det faktiskt inte många företag som faktiskt gör grafen. Många av dem är företag som brukade göra kolmaterial som grafit, eller till och med helt orelaterade företag som använder grafenfanan, eller spekulerar i aktier eller kämpar för det. National Funds, det finns nästan inga företag som verkligen gör grafen och verkligen kan tjäna pengar." sa Zhu Hongwei, professor vid Micro-Nano Mechanics Center vid School of Materials Science and Engineering, Tsinghua University.

Enligt Liu Guanwei's uppfattning är det inte bara många inhemska grafenbedrägerier utan också en hel del hype om utländska projekt. I sin artikel där han ifrågasatte grafenbatterier, sa Liu Guanwei att"det spanska Graphenano-företaget med grafenbatterier" kunde inte hitta någon giltig information om det var de tre tyska bilföretagen som påstod sig samarbeta eller på patentverkets hemsida.

Så varför är den efterlängtade"kungen av nya material" i en så besvärlig kontrovers?

Enligt reporterns's förståelse finns det tre anledningar: Å ena sidan, oavsett om det är inhemskt eller utländskt, finns det ingen tekniskt funnen industriell syntesmetod för att erhålla storarea enkristallgrafen. Å andra sidan har nedströmsindustrins kedja av grafen ännu inte bildats på marknaden. Den största efterfrågan på grafen är endast de stora vetenskapliga forskningsinstituten och laboratorierna, och ingen stor mängd grafen har tagits i industriell drift.

Redan 2010 producerade forskare från Sungkyunkwan University i Sydkorea och Samsung Corporation en transparent och flexibel bildskärm bestående av flerskiktsgrafen och ett polyesterarksubstrat. Vid den tiden föreslog Hong Bingxi, professor vid Sungkyunkwan University och motsvarande författare till artikeln, att deras metod skulle kunna användas för att tillverka grafenbaserade solceller, beröringssensorer och platta skärmar. Men han erkände också vid den tiden att det var för tidigt för storskalig tillverkning och kommersialisering - fem år senare fanns Hong Bingxi's metod fortfarande kvar i laboratorierna vid Samsung och Sungkyunkwan University i Sydkorea.

Den sista aspekten är kostnaden för grafenberedning. På grund av oförmågan att massproducera har kostnaden för grafenframställning förblivit hög, och den höga kostnaden har också hindrat industrialiseringstakten på nedströmsmarknaden. Tidigare var priset på grafen så högt som 5 000 yuan/gram, vilket var flera gånger dyrare än guld."Flaskan med något som inte är förvånande är dyrare än guld. Några gram grafenpulver är värt hundratusentals yuan. När vi flyger på planet transporteras vi av flera personer av rädsla för att bli beslagtagna av säkerhetskontrollen." De startups som studerades brukade beskriva det så här.

I Kanada etablerade Grafoid och National University of Singapore världens största grafenforskningscenter (NUS), och lanserade en ny produktionsbas i Ontario 2014. Denna 20 000 kvadratmeter stora bas producerar huvudsakligen grafenpulver. Vid den tiden sa den ansvarige för företaget att de kan masstillverka grafen av hög kvalitet till ett lågt pris. Men mer än ett år senare har det inte kommit några nya nyheter från denna bas.

Därför är det främst tekniska frågor som verkligen hindrar storskalig tillämpning av grafen. Bland dem är utvecklingen av konsekventa och reproducerbara syntetiska metoder för låg kostnad, storskalig och högkvalitativ grafen den största svårigheten.

En intressant sak som folk är bekanta med är att Andre Gaim använde scotch-tejp för att få grafen. Men vad folk'inte vet är att grafenet som erhålls med denna metod har en liten storlek, vanligtvis mellan 10 mikron och 100 mikron, och har nackdelarna med lågt utbyte och höga kostnader och inte kan uppfylla kraven för industrialisering och storskalig produktion.

Senare är grafitoxidreduktionsmetoden en av de mest använda metoderna för framställning av grafen. Denna metod erhåller dock främst grafenpulver, som har många defekter och dåliga elektriska och mekaniska egenskaper. Koncentrerad svavelsyra behövs för att oxidera grafit, vilket är ett svårt problem vid industriell avfallsbehandling.

Sedan dess har folk trott att det inte är nödvändigt att använda grafit för att framställa grafen, utan bara behöver försöka få kolatomer att bilda en tunn film. Kemisk ångdeposition (CVD) kom till. Denna metod introducerar gaser såsom eten eller acetylen i en reaktionskammare för att sönderdela dessa gaser vid hög temperatur. Efter kylning avsätts kolatomer på ytan av substratet för att bilda grafen. . Även om CVD kan uppfylla kraven för storskalig och högkvalitativ grafenproduktion i stor skala, är problemet att på grund av dess höga kostnad och komplexa process är tillämpningen av denna metod vid grafenproduktion begränsad.

På grund av den enorma skillnaden i beredningsmetoder skiljer sig priset på grafenpulver och CVD-film också tusentals gånger. Till exempel kostar 1 gram grafenpulver bara mindre än 10 yuan, medan 1 kvadratmeter grafenfilm kostar tiotals till hundratals yuan, och dess vikt är faktiskt mindre än 1 mg.

Det finns en annan huvudmetod-lösningsmedelsavdrivningsmetod. Eftersom hela vätskefasexfolieringsprocessen inte introducerar några defekter på grafenytan, ger den breda tillämpningsmöjligheter för dess tillämpningar inom områdena mikroelektronik, multifunktionella kompositmaterial etc. Nackdelen är också att utbytet är mycket lågt.

Därför, ur tillämpningssynpunkt, befinner sig grafen för närvarande i berättarstadiet hemma och utomlands."Dessutom har de nuvarande industriella standarderna för storlek, enhetlighet och tillförlitlighet av grafen i hemelektronik ännu inte fastställts, så den faktiska användningen av grafen i hemelektronik har ännu inte visats." Zhu Hongwei tror att grafit För närvarande kan ene göra småskaliga enheter i laboratoriet, men massproduktion och integrationskvalitet kan inte garanteras."Det finns åtminstone inget hopp än."

Faktum är att även Gaim själv har reservationer mot den nuvarande kommersialiseringen av grafen. Gaim menar att grafen är en primer som har drivit utvecklingen av ett bredare utbud av tvådimensionella material. Men för grafen har det ur fysikens perspektiv nått en flaskhals, och om det inte blir ett större genombrott i framtiden är det svårt att göra ytterligare förbättringar.

Memorabilia av grafenutveckling

2004: Andrei Geim och Konstantin Novoselov erhöll grafen genom en enkel mekanisk strippningsmetod för tejp. De två vann Nobelpriset i fysik 2010.

December 2009: Japans's Fujitsu Research Institute tillkännagav sin framgångsrika användning av grafen för att tillverka transistorer.

Februari 2010: IBM utvecklade Graphene FET (Field Effect Transistor).

Juni 2010: Samsung och professor Sumio Iijima vid Sungkyunkwan University i Sydkorea använde grafen för att göra flexibla transparenta elektroder.

Januari 2012: Jiangnan Graphene Research Institute, 2D Carbon och andra företag meddelade att de tillsammans har utvecklat världens's första grafen kapacitiva pekskärm för mobiltelefoner.

Augusti 2012: Nokia avslöjade att dess R&D-avdelning arbetar med fotoelektriska sensorer av grafen.

September 2012: Sony meddelade att de har utvecklat en roll-to-roll-process för att tillverka grafen.

Januari 2013: Chongqing Research of Chinese Academy of Sciences