Zašto je Grafen postao prevara u Kini?
Međutim, iako su izgledi za primjenu grafena sve više obećavajući, još jedna potpuno drugačija izjava je također kategorična: Graphene je prevara u Kini.
U martu 2015, Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology of the Chinese Academy of Sciences najavio je pokretanje graphene mobilnog telefona pod nazivom "GALAX SETTLERα". Prema tadašnom publicitetu, njegova svjetlosna transmitancija bila je visoka i do 97%, stopa punjenja mobilnog telefona je povećana za 40%, a životni vakuum se produžava za 50%, energetska tona baterije također se povećava za 10%. Pošto je vezan za grafen, iako je ovaj telefon samo ekvivalent konfiguraciji od hiljadu juana, cijena može biti visoka i do 2.499 yuana.
Osam mjeseci kasnije, uprkos najavama prve seronje od 30.000 jedinica ovog telefona grafena, nije prodat na tržištu.
Ali ljudi mogu kupiti razne druge proizvode od grafena. Na primjer, Shengquan Group, kompanija na listi na New OTC Marketu, pokrenula je na tržište graphene čarape i donje rublje. Prema publicitetu kompanije, Dodali su proizvodu biomasna grafena "unutrašnje zagrijavanje" vlakna, koji je potpuno novo inteligentno multifunkcionalno kompozito vlakno koje "ima sposobnost aktiviranja imunoloških ćelija, zaštite od ultraljubičastih zraka, poboljšanja mikrocirculacija, antibakterijskih i antibakterijskih , povećanja topline i povećavanja sunca, a može i dezodorizirati".
Prema publicitetu kompanije, karbonizirali su stabljike biljaka za izdvajanje grafena, koristeći superprovodljivost grafena kao sirovinu za proizvodnju odjeće. Oni također planiraju lansirati pametan grudnjak koji mjeri suptilne promjene u ženskoj temperaturi prsnog koša kroz ugrađeni senzor kako bi učinkovito spriječili tumore i rak dojke. Planiraju ih primijeniti i na vojne uniforme. Trenutno su ovi tako zvani proizvodi od grafena skupi, cijena para čarapa. Za više od 50 juana cijena para donje rublje je blizu 300 juana, cijena grafenog pojasa je blizu 600 juana, a odjeća koja stvara toplinu prodaje se za više od 1700 juana.
"U proteklih nekoliko godina, kada su nanomateriali hipedi, bilo je dosta hypea o konceptu'nano+' u Kini. Ovaj put, koncept 'graphene' je isti. Mnogi proizvodi od grafena su prevara." Nacionalni 863 vođa projekta, naučnik za materijale, Said Qi Lu, profesor na Školi za hemiju i molekularno inženjerstvo Univerziteta Peking. Zbog svog doprinosa novim materijalima i energiji, Qilu je poznat i kao glavni osnivač katodnih materijala litij kobalt oksida i litij manganata.
Prema reporterskom shvaćanju, grafen se trenutno dijeli na dva tipa: monoatomski tanki filmski grafen i grafeski prah. Priprema bivše uglavnom koristi plinove koji sadrže ugljik kao što su metan i acetilin kao sirovine i sintetizira se hemijskim taloženjem pare, koja nema nikakve veze sa grafitom ili slamom.
Grafeni prah se dobija od prirodnog grafita, oksidiran koncentriranom kiselinom i jakim oksidacijnim agensom, a zatim se smanjuje proširenjem toplotnog tretmana. Što se grafena izvade iz slame, kaže se da 15 catties of corncob može izvući jednu mačku grafena. Čini se da mnogi ljudi u industriji nisu naucili.
Osim očitih prevara graphene gaćice, "graphene baterije" i "graphene litij baterije" koje mnogi istraživački instituti i kompanije žele razviti su također optuženi za laž.
Trenutno, praksa primjene grafena u polju baterije je općenito dodavanje grafenih materijala pozitivnim i negativnim elektrodama litij baterija. "Ovaj pristup je očigledno zavaravajući." Nedavno je istraživač Tsinghua Energy Interneta Liu Guanwei ispitao članak "graphene battery" na internetu.
U ovom članku pod naslovom "Legendarna "Graphene Battery" tehnologija, je li to velika laž? U članku, Liu Guanwei je dao jasan pogled od početka:
Tehnologija "graphene baterije" je blizu nepostojeća. Graphene može samo povećati naboj i brzinu pražnjenja u teoriji, ali ne pomaže u povećanju kapaciteta (energije). Ljudi koji će biti razočarani), značenje trik je daleko veće od praktične vrijednosti.
Prema Liu Guanwei, prema klasičnoj elektrohemijsku nomenklaturu, litij-ionski akumulatori koji se koriste u opštim pametnim telefonima treba da budu nazvani "litij kobalt oksid-grafitne baterije". Naziva se "litij-iona baterija" jer litij-ioni u njemu igraju veliku ulogu. "Strogo govoreći, grafen ima samo pomoćnu ulogu u bateriji, tako da se baterija pomoću grafena ne može direktno nazvati a'graphene baterija'."
Po Liu Guanweijevom stavu, samo grafen se koristi kao "provodljivi dodatak" u litij baterijama koje su u osnovi ušle na tržište sada. Ali čak je i primjena "dodataka" ispitana.
Graphene se može koristiti kao provodni agent za promociju brzog punjenja i pražnjenje litij baterija. U teoriji, može poboljšati performanse stope. Međutim, ako proces raspršivanja nije na mjestu i miješanje je neusmjesno, sve je dvorac na nebu. Osim toga, postoji mnogo kvalitetnih i jeftinih materijala. Skupi grafen se mora koristiti. "
Novinar je primijetio da su stavove Liu Guanweia prepoznali mnogi viši stručnjaci u industriji, uključujući Zhang Yuanboa, Qilua, profesora Lu Hongbina sa Odsjeka za polimersku nauku Univerziteta Fudan, i profesora Yuana Guohuija sa Odjela za primijenjenu hemiju Škole hemijskog inženjerstva Harbin instituta za tehnologiju.
"Ko može da smisli podatke do sada? Da li je neko napravio takvu bateriju?" Qilu također smatra da su "pozitivne i negativne elektrode litij baterija obje slojne strukture, tako da pod određenim vanjskim uvjetima, ona formira migraciju od pozitivne elektrode do negativne elektrode. Graphene je jednoslojna struktura prstena atoma ugljika, koja je određena vlastitim hemijskim i fizičkim svojstvima i neće formirati odvojeni negativni elektrodni materijal za litij baterije."
Mnogi ljudi za ovo rade svoje živote?
U vezi sa sumnjama stručnjaka za industriju, kao generalnog sekretara "China Graphene Industry Technology Innovation Strategic Alliance", Li Yichun je izjavio: "Iako je industrija kontroverzna, naučna i tehnološka inovacija, 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, nemoguće je znati pravo lice Qingdaoove novo razvijene "svjetske grafene litij baterije". Huawei-ov odgovor je "postoje istraživanja o grafenu, ali neće biti komercijalizirana tako brzo." Kao Šangajski institut za keramiku, Kineska akademija nauka Vođa tima "Graphene Super Electric Vehicle Battery", odbrana Huanga Fuqianga je da će "svi izvući različite zaključke iz različitih uglova, ali suština je ista".
Zapravo, čak ni Andre Gaim, koji je dobio Nobelovu nagradu 2010. godine za svoje otkriće grafena, ne može razumjeti trenutnu pomahnitalu grafenu u Kini. Krajem oktobra 2015, kada je Gaim prisustvovao izložbi proizvoda od grafena održanoj u Qingdaou, zanemario je lice domaćina i jasno je rekao da "mnogi proizvodi za primjenu uključujući graphene baterije mogu biti sumnjičeni za hype u ovom trenutku."
Na dan kada je Gaim prisustvovao sastanku, objavljen je i "Global Graphene Industry Research Report" iz 2015. godine koji je prvi put objavio Kineski Graphene Industry Technology Innovation Strategic Alliance, koji je pokazao da Kina ne samo da je na prvom mjestu u svijetu po broju radova objavljenih na grafenu krajem 2012. godine , a broj patenata je naglo porastao u protekle tri godine.
Međutim, Gaim je u intervjuu kineskim medijima također ukažio da će polovina istraživanja o mnogim objavljenim grafenim papirima biti odbačena. S druge strane, mnogi patenti, posebno oni koje proizvode univerziteti, od kojih 90% nema vrijednost, 99% patenata će na kraju postati nevažeći, a održavanje ovih patenata će također koštati mnogo novca, a mnogi ljudi za to troše živote.
"Iako je Kina na prvom mjestu u svijetu po broju objavljenih grafenih radova, mnogi naučno-istraživački instituti ne znaju što industrija želi, a istaknut je i problem prekida veze između naučnih istraživanja i primjene." Kang Feiyu, dekan univerziteta Tsinghua Shenzhen Graduate School i stručnjak za karbonski materijal Javno je rekao.
Ove sumnje ne zaustavljaju tempo kineskih praktikata grafena. 16. januara, Changzhou West Taihu Science and Technology Industrial Park održao je ceremoniju potpisivanja projekata grafena, a 21 projekt grafena se kolektivno smjestio u Changzhouu. Liu Zhifeng, sekretar Partijskog rada odbora Changzhou West Taihu Science and Technology Industrial Park, izjavio je da changzhouova industrija grafena ide ka cilju "stvaranja desetine milijardi industrija specijalnosti".
Postoji mnogo industrijskih parkova grafena poput Changzhoua u Kini. Prema razumijevanju novinara, veliki industrijski parkovi grafena su formirani u Chongqingu, Wuxiju, Qingdaou, Tangshanu i drugim mjestima. I očekuje se da će u 2016. procvjetati još industrijskih parkova grafena.
U Changzhouu, insajderu 2D Carbon Technology Co., Ltd. je rekao novinarima da su osnovani u Changzhouu 2011. godine i da su narasli na skalu od 200 ljudi. Godine 2012. proizveli su prvi kapacitetni ekran na dodir na svijetu. U protekle dvije godine koristili su i visoku efikasnost zračenja topline grafenih filmova za razvoj neke grijane odjeće. Njihova istraživanja i razvojni pravci također uključuju grafene kompozitno materijale, solarne ćelije, i nosive senzore. Međutim, priznao je da ovi proizvodi zapravo imaju malo veze sa grafenom.
To je tržište kapitala koje okusi slast ranije od industrijskih parkova, naučno-istraživačkih instituta, univerziteta, i preduzeća. Relevantni podaci pokazuju da ukupno 60 nabrojanih kompanija u Šangaju i Shenzhenu imaju svoj posao sa grafenom. Sredinom augusta 2015, Del Home Furnishings, koji se nalazi u Jiangsuu, najavio je svoje ulaganje u graphene super litij baterije i druge projekte. Nakon što je sačinjao nacrt "povećanja godišnjeg prihoda za 2,8 milijardi juana i godišnje neto dobiti za 450 miliona juana", ova kompanija je sustigala " Cijena dionice kompanije sa konceptom "grafenove baterije" izgleda da je bila na raketi, s povećanjem od 158,4% u više od dva mjeseca.
Put do industrijske komercijalizacije je dug
"U domaćoj primjeni grafena zapravo nema mnogo kompanija koje zapravo rade grafen. Mnoge od njih su kompanije koje su nekada radile ugljikove materijale kao što su grafit, ili čak potpuno nepovezane kompanije koje koriste barjak grafena, ili spekuliraju u zalihama, ili se bore za njega. Nacionalni fondovi, gotovo da nema kompanija koje stvarno zarađuje grafen i stvarno mogu zaraditi novac." kaže Zhu Hongwei, profesor u Mikro-Nano mehanici Centra škole za nauku i inženjerstvo materijala, Tsinghua University.
Po gledišta Liu Guanweia, ne samo da su mnoge domaće prevare sa grafenom, već i dosta hypea o stranim projektima. Liu Guanwei je u svom članku, ispitujući baterije graphene, izjavio da "španjolska kompanija Graphenano s graphene baterijama" nije mogla pronaći nikakve valjane informacije da li su to tri njemačke autokompanije koje su tvrdile da su surađivale ili na web stranici Patent officea.
Pa, zašto je visoko očekivani "kralj novih materijala" u tako neugodnoj kontroverzi?
Prema razumijevanju novinara, postoje tri razloga: S jedne strane, bez obzira da li domaći ili strani, ne postoji tehnički pronađena metoda industrijske sinteze za dobijanje jednostrukog kristalnog grafena velike oblasti. S druge strane, nizvodni lanac industrije grafena se još nije formirao na tržištu. Najveća potražnja za grafenom su samo veliki naučno-istraživački instituti i laboratorije, a nije stavili veliku količinu grafena u industrijski rad.
Već 2010, istraživači sa Univerziteta Sungkyunkwan u Južnoj Koreji i Korporacije Samsung proizveli su transparentan i fleksibilan ekran ekrana ekrana koji se sačinjava od višeslojnog grafena i substrata poliesterskog lima. U to vrijeme, Hong Bingxi, profesor na Sungkyunkwan Univerzitetu i odgovarajući autor papira, predložio je da se njihova metoda može koristiti za proizvodnju solarnih ćelija na bazi grafena, senzora dodira i ekrana ravnog panela. Međutim, on je tada priznao i da je prerano za proizvodnju i komercijalizaciju velikih razmjera-pet godina kasnije, Metoda Hong Bingxi je i dalje ostala u laboratorijama Samsung i Sungkyunkwan Univerziteta u Južnoj Koreji.
Poslednji aspekt je trošak pripreme grafena. Zbog nesposobnosti za masovnu proizvodnju, troškovi pripreme grafena ostali su visoki, a visoki troškovi ometali su i tempo industrijalizacije na nizvodno tržište. Ranije je cijena grafena bila visoka i do 5.000 yuana/grama, što je bilo nekoliko puta skuplje od zlata. "Boca nečega što ne iznenađuje je skuplja od zlata. Nekoliko grama praha od grafena vrijedi stotine hiljada yuana. Kada letimo avionom, prevozi nas nekoliko ljudi iz straha da nas ne zaplijeni sigurnosna provjera." Startupi koji su proučavani koristili su da to ovako opišu.
U Kanadi, Grafoid i Nacionalni univerzitet u Singapuru osnovali su najveći svjetski istraživački centar (NUS), te pokrenuli novu proizvodnu bazu u Ontariju 2014. godine. Ova baza od 20.000 kvadratnih metara uglavnom proizvodi prah od grafena. U to vrijeme, osoba zadužena za kompaniju je rekla da može masovno proizvoditi visokokvalitetnu grafenu po niskoj cijeni. Međutim, više od godinu dana kasnije iz ove baze nije bilo novih vijesti.
Stoga su uglavnom tehnička pitanja ta koja zaista otežu primjenu grafena velikih razmjera. Među njima, razvoj dosljednih i reproduktivnih sintetičke metode za niske cijene, velikih razmjera, i visokokvalitetnog grafena je najveća poteškoća.
Zanimljiva stvar sa kojima su ljudi upoznati je da je Andre Gaim koristio viski traku da dobije grafen. Ali ono što ljudi ne znaju je da grafen dobiven ovom metodom ima malu veličinu, općenito između 10 mikrona i 100 mikrona, i da ima mane niskog prinosa i visokih troškova, i ne može da odgovara zahtjevima industrijalizacije i proizvodnje velikih razmjera.
Kasnije, metoda redukcije grafit oksida je jedna od najčešće korištenih metoda za pripremu grafena. Međutim, ova metoda uglavnom dobija grafeski prah, koji ima mnogo nedostataka i loših električnih i mehaničkih svojstava. Koncentrirana sumporna kiselina je potrebna da bi se oksidirao grafit, što je težak problem u obradi industrijskih otpadnih tekućina.
Od tada, ljudi su mislili da nije potrebno koristiti grafit za pripremu grafena, već samo treba pokušati napraviti ugljikove atome da formiraju tanak film. Došlo je do tapozicije hemijske pare (CVD). Ova metoda uvodi gasove kao što su etilen ili acetilen u komoru za reakciju kako bi se razgradio ti gasovi na visokoj temperaturi. Nakon hlađenja, atomi ugljika se taložu na površini supstrata kako bi se formirao grafen. . Iako CVD može u velikoj mjeri da ugasi zahtjeve za proizvodnju grafena velikih razmjera i visokog kvaliteta, problem je u tome što je zbog svojih visokih troškova i složenog procesa primjena ove metode u proizvodnji grafena ograničena.
Zbog ogromne razlike u metodama pripreme, cijena grafenog praha i CVD filma se također razlikuje po hiljadama puta. Na primjer, 1 gram grafenog praha košta samo manje od 10 juana, dok 1 kvadratni metar filma grafena košta desetke do stotine yuana, a njegova težina je zapravo manja od 1 mg.
Postoji još jedna glavna metoda skidanja otapa. Budući da cijeli proces eksfoliacije tekuće faze ne uvodi nikakve mane na površini grafena, on pruža široke izglede primjene za svoje primjene na poljima mikroelektronike, multifunkcionalnih kompozitnih materijala itd. Mana je i to što je prinos veoma nizak.
Stoga je, sa tačke primjene, grafen trenutno u fazi pričanja priča u domovini i inostranstvu. "Pored toga, još nisu utvrđeni sadašnji industrijski standardi za veličinu, uniformnost i pouzdanost grafena u potrošačkoj elektronici, tako da stvarna upotreba grafena u potrošačkoj elektronici još nije prikazana." Zhu Hongwei smatra da grafit Trenutno, ene može napraviti uređaje malih razmjera u laboratoriju, ali masovna proizvodnja i kvalitet integracije se ne mogu garantovati. "Barem još nema nade."
Zapravo, čak i sam Gaim ima rezervacije o trenutnoj komercijalizaciji grafena. Gaim smatra da je grafen primer koji je poticao razvoj šireg raspona dvodimenzionalnih materijala. Ali za grafen, iz perspektive fizike, dosegla je usko grlo, i ukoliko ne dođe do većeg proboja u budućnosti, teško je napraviti daljnja poboljšanja.
Memorabilia of Graphene Development
2004: Andrei Geim i Konstantin Novoselov dobili su grafen jednostavnim mehaničkim načinom skidanja trake. Njih dvojica su dobili Nobelovu nagradu za fiziku 2010.
Decembar 2009: Japanski Istraživački institut Fujitsu objavio je svoju uspješnu upotrebu grafena kako bi se napravili tranzistori.
February 2010: IBM developed Graphene FET (Field Effect Transistor).
June 2010: Samsung i profesor Sumio Iijima sa Univerziteta Sungkyunkwan u Južnoj Koreji koristili su grafen da bi savitljivi prozirni elektrode.
Januar 2012: Jiangnan Graphene Research Institute, 2D Carbon i druge kompanije objavile su da su zajednički razvile prvi graphene capacitive touch screen na svijetu za mobilne telefone.
August 2012: Nokia je obelodanila da njegov odjel za R&D radi na grafenski fotoelektrični senzori.
Septembar 2012: Sony je objavio da je razvio roll-to-roll proces za proizvodnju grafena.
January 2013: Chongqing Research of Chinese Academy of Sciences
Institut je objavio da je razvio prvi jednoslojni grafen od 15 inča u Kini.
Maj 2013: Jiangsu Changzhou 2D Carbon Technology Co., Ltd. je izjavio da je najveća linija prozirne provodne produkcije grafena na svijetu službeno stavili u rad, sa godišnjim proizvodnim kapacitetom od 30.000 kvadratnih metara.
November 2013: Changzhou Sixth Element Material Technology Co., Ltd. je započeo proizvodnju 100 tona grafenih oksida i linija za proizvodnju grafena u prahu.
April 2014: Samsung je objavio da je razvio tehnologiju za formiranje jednog kristalnog grafena na poluvodičima.
Juli 2014: IBM je objavio da će u narednih pet godina uložiti 3 milijarde dolara u razvoj grafena.
2015: "Made in China 2025" je službeno promulgiran od strane Državnog vijeća, još jednom stavljajući graphene na dnevni red kao novi izvor energije.
Related Links: The Past and Present of the King of New Materials
Ugljik je jedan od najvažnijih elemenata. Ima jedinstvena svojstva i temelj je svakog života na zemlji. Čisti ugljik može biti tvrd dijamant ili mekani grafit.
Pošto je ovaj materijal napravljen od grafita i sadrži osnovnu osobinu olefina-dvostruke veze između atoma ugljika, zove se grafen. U stvari, grafen postoji u prirodi, ali je teško oljuštiti jednoslojnu strukturu. Slojovi grafena su naslagani da formiraju grafit, a 1 mm debeo grafit sadrži oko 3 miliona sloja grafena. Prianjanje između sloja je vrlo labavo i lako se klizi, što grafit čini veoma mekanim i lakim za oljušćivanje. Lagano pomahnuta olovka na papiru može ostaviti tragove nekoliko sloja grafena.
Naučnici su 1940-ih sproveli teoretske studije o strukturama naličnim grafenima, ali dugo vremena od tada napori za proizvodnju jednoslojnog grafena su bili neuspješni. Neki ljudi misle da je takav dvodimenzionalni materijal nemoguć na temperaturi sobe. Pod stabilnim postojanjem. U oktobru 2004. godine, rad objavljen u američkom časopisu "Science" ukinuo je tu percepciju. Andre Heim i Konstantin Novoselov, koji rade na Univerzitetu Manchester u Ujedinjenom Kraljevstvu, završili su svoju "magiju" običnom trakom.
Koristili su traku da zabiju pahuljice iz grafita, koji i dalje sadrži mnogo sloja grafena. Ali nakon što su ga 10 do 20 puta zabadali više puta, pahuljice postaju tanje i tanje, na kraju proizvodeći neki jednoslojni grafen. Ova naoиito vrlo jednostavna i ne visokotehnoloљka metoda nije njihova prva. Neko je pokušao ranije, ali nije uspeo da identifikuje jednoslojnu grafenu.
Heim i Novoselov stavljaju oljušćene tanke kriške na supstrat silicija oksida. Efekt smetnji svjetlosti čini da se tanke kriške pojavljuju šarene pruge ispod mikroskopa, baš kao i učinak uljanog filma na vodenu površinu. Koristeći ovaj efekat, posmatrali su jednoslojni grafen. Na taj se način zvanično pojavio prvi dvodimenzionalni kristalni materijal. Kasnije, ljudi su pripremili neke druge dvodimenzionalne materijale, kao što su dvodimenzionalni kristali bor nitrida i molybdenum disulfida.
Graphene ima poseban značaj za osnovna istraživanja fizike. Omogućava neke kvantne efekte o koje se moglo raspravljati samo na papiru prije nego što se može provjeriti kroz eksperimente, kao što su elektroni koji ignoriraju prepreke i shvaćaju duhovski prelazak. Ali ono što je zanimljivije je njena mnoga "ekstremna" priroda perspektiva primjene. Međutim, kakve će promjene ovaj dvodimenzionalni ugljik donijeti ljudskom svijetu ne mogu predvidjeti ni istraživači koji su dobili Nobelovu nagradu.
