Zakaj je grafen na Kitajskem postal prevara?

Čeprav so možnosti uporabe grafena vse bolj obetavne, je kategorična tudi druga povsem drugačna izjava: Grafen je na Kitajskem prevara.

Marca 2015 je Inštitut za zeleno in inteligentno tehnologijo Chongqing Kitajske akademije znanosti objavil izdajo mobilnega telefona z grafenom, imenovanega"GALAX SETTLERα". Glede na takratno oglaševanje je bila njegova svetlobna prepustnost kar 97-odstotna, hitrost polnjenja mobilnega telefona se je povečala za 40 %, življenjska doba baterije se je podaljšala za 50 %, energetska gostota baterije se je povečala tudi za 10 %. %. Ker je vezan na grafen, čeprav je ta telefon enakovreden le konfiguraciji tisoč juanov, je lahko cena tudi 2.499 juanov.

Osem mesecev pozneje, kljub napovedi prve serije 30.000 enot tega telefona z grafenom, ni bil prodan na trgu.

Toda ljudje lahko kupijo številne druge izdelke iz grafena. Na primer, Shengquan Group, podjetje, ki kotira na novem trgu OTC, je na trg dalo nogavice in spodnje perilo iz grafena. Glede na reklamo podjetja so dodali biomaso grafen"notranje ogrevanje" vlakna za izdelek, ki je popolnoma novo inteligentno večnamensko kompozitno vlakno, ki"ima sposobnost aktiviranja imunskih celic, zaščite pred ultravijoličnimi žarki, izboljšanja mikrocirkulacije, antibakterijskih in antibakterijskih lastnosti, lastnosti povečanja toplote in sonca, in lahko tudi dezodorira."

Glede na reklamo podjetja so karbonizirali rastlinska stebla za ekstrakcijo grafena, pri čemer so superprevodnost grafena uporabili kot surovino za proizvodnjo oblačil. Načrtujejo tudi lansiranje pametnega modrčka, ki meri subtilne spremembe temperature v prsnem košu žensk prek vgrajenega senzorja za učinkovito preprečevanje tumorjev in raka dojke. Načrtujejo jih tudi na vojaške uniforme. Trenutno so ti tako imenovani izdelki iz grafena dragi, cena para nogavic. Za več kot 50 juanov je cena para spodnjega perila blizu 300 juanov, cena grafenskega pasu je blizu 600 juanov, oblačila, ki proizvajajo toploto, pa se prodajajo za več kot 1700 juanov.

& quot;V zadnjih nekaj letih, ko so bili nanomateriali razglašeni, je bilo veliko navdušenja o konceptu'nano+' na Kitajskem. Tokrat je bil koncept'grafena' je enako. Številni izdelki iz grafena so prevara." Vodja nacionalnega projekta 863, znanstvenik za materiale, Said Qi Lu, profesor na Šoli za kemijo in molekularni inženiring Univerze v Pekingu. Zaradi svojega prispevka k novim materialom in energiji je Qilu znan tudi kot glavni ustanovitelj katodnih materialov za litij-kobaltov oksid in litij-manganat baterije moje države'.

Po mnenju reporterja' je grafen trenutno razdeljen na dve vrsti: monoatomski tankoplastni grafen in grafen v prahu. Priprava prvega uporablja predvsem pline, ki vsebujejo ogljik, kot sta metan in acetilen, kot surovine in se sintetizira s kemičnim nanašanjem hlapov, ki nima nobene zveze z grafitom ali slamo.

Grafen v prahu se pridobiva iz naravnega grafita, oksidira s koncentrirano kislino in močnim oksidantom ter nato reducira z ekspanzijsko toplotno obdelavo. Kar zadeva grafen, pridobljen iz slame, pravijo, da lahko 15 mačk koruznega storža izvleče eno mačko grafena. Mnogi ljudje v industriji se zdijo nezaslišani.

Poleg očitne prevare grafenskih hlačk,"grafenske baterije" in"grafenske litijeve baterije" ki jih mnogi raziskovalni inštituti in podjetja želijo razviti, so obtoženi tudi laži.

Trenutno je praksa uporabe grafena na področju baterij na splošno dodajanje grafenskih materialov pozitivnim in negativnim elektrodam litijevih baterij."Ta pristop je očitno zavajajoč." Nedavno je raziskovalec interneta Tsinghua Energy Liu Guanwei podvomil o"grafenski bateriji" članek na internetu.

V tem članku z naslovom"Legendarna"Grafenska baterija" tehnologija, je to velika laž?"V članku je Liu Guanwei dal jasen pogled od začetka:

Tehnologija"grafenske baterije" je blizu neobstoječega. Grafen lahko le teoretično poveča hitrost polnjenja in praznjenja, vendar ne pomaga povečati zmogljivosti (energije). Ljudje, ki bodo razočarani), je pomen trika veliko večji od praktične vrednosti.

Liu Guanwei pravi, da bi se v skladu s klasično elektrokemično nomenklaturo litij-ionske baterije, ki se uporabljajo v splošnih pametnih telefonih, morale poimenovati"litij-kobalt oksidno-grafitne baterije." Imenuje se"litij-ionska baterija" ker ima litijev ion pri tem glavno vlogo."Striktno gledano, grafen igra samo pomožno vlogo v bateriji, zato baterije, ki uporablja grafen, ni mogoče neposredno imenovati'grafenska baterija'."

Po mnenju Liua Guanweija' se kot"prevodni aditiv&uporablja samo grafen quot; v litijevih baterijah, ki so v bistvu prišle na trg zdaj. Toda tudi uporaba"dodatkov" je bil zaslišan.

Grafen se lahko uporablja kot prevodno sredstvo za spodbujanje hitrega polnjenja in praznjenja litijevih baterij. Teoretično lahko izboljša uspešnost stopnje. Če pa postopek disperzije ni na mestu in je mešanje neenakomerno, je vse grad na nebu. Poleg tega obstaja veliko visokokakovostnih in poceni materialov. Uporabiti je treba drag grafen."

Poročevalec je opazil, da so stališča Liu Guanwei' priznali številni višji strokovnjaki v industriji, vključno z Zhang Yuanbo, Qilu, profesorjem Lu Hongbinom z Oddelka za znanost o polimerih Univerze Fudan in profesorjem Yuan Guohuijem z oddelka uporabne kemije Šole za kemijsko inženirstvo Harbinskega tehnološkega inštituta.

& quot;Kdo lahko pride do podatkov do zdaj? Je kdo naredil tako baterijo?" Qilu tudi verjame, da sta&"pozitivna in negativna elektroda litijevih baterij plastne strukture, tako da pod določenimi zunanjimi pogoji tvori migracijo s pozitivne elektrode na negativno elektrodo. Grafen je enoslojna obročna struktura ogljikovega atoma, ki je določena z lastnimi kemičnimi in fizikalnimi lastnostmi in ne bo tvorila ločenega materiala negativne elektrode za litijeve baterije."

Mnogi ljudje zapravljajo svoja življenja za to?

Glede dvomov industrijskih strokovnjakov je Li Yichun kot generalni sekretar"Kitajske strateške zveze za inovacije tehnologije grafena" dejal:"Čeprav je industrija kontroverzna, znanstvena in tehnološka inovacije, vse se lahko zgodi. Nekateri strokovnjaki menijo, da je to nemogoče.'je vse doseženo in nekateri strokovnjaki so preveč samovoljni, vendar moramo imeti odprt um."

Do zdaj je nemogoče poznati pravi obraz Qingdaove na novo razvite"svetovne grafenske litijeve baterije". Huaweijev odgovor je"obstajajo raziskave o grafenu, vendar ne bodo tako hitro komercializirane." Kot je povedal Šanghajski inštitut za keramiko, Kitajska akademija znanosti, vodja"Grafenske baterije za električna vozila" obramba Huanga Fuqianga' je, da bo&vsak iz različnih zornih kotov izpeljal različne sklepe, a bistvo je isto."

Pravzaprav tudi Andre Gaim, ki je leta 2010 prejel Nobelovo nagrado za odkritje grafena,' ne more razumeti trenutnega norega grafena na Kitajskem. Konec oktobra 2015, ko se je Gaim udeležil razstave izdelkov iz grafena v Qingdau, ni upošteval gostiteljevega obraza in jasno povedal, da je "trenutno mogoče sumiti, da so številni izdelki za uporabo, vključno z grafenskimi baterijami, razburjeni."

Na dan, ko se je Gaim udeležil sestanka, je"Globalno poročilo o raziskavah industrije grafena 2015" Objavljeno je bilo tudi strateško zavezništvo za inovacije v tehnologiji grafene industrije Kitajske, ki je pokazalo, da Kitajska ni bila le na prvem mestu na svetu po številu prispevkov, objavljenih o grafenu konec leta 2012, temveč se je število patentov hitro povečalo v zadnja tri leta.

Gaim pa je v intervjuju za kitajske medije tudi poudaril, da bo polovica raziskav o številnih objavljenih grafenskih papirjih zavržena. Po drugi strani pa veliko patentov, zlasti tistih, ki jih proizvajajo univerze, od katerih jih 90 % nima vrednosti, 99 % patentov bo sčasoma postalo neveljavnih, vzdrževanje teh patentov pa bo tudi stalo veliko denarja, veliko ljudi pa zapravlja svoje živi za to.

& quot;Čeprav je Kitajska na prvem mestu na svetu po številu objavljenih grafenskih papirjev, številni znanstvenoraziskovalni inštituti ne vedo, kaj industrija želi, in problem nepovezanosti med znanstvenimi raziskavami in uporabo je izrazit." Kang Feiyu, dekan podiplomske šole Univerze Tsinghua v Shenzhenu in strokovnjak za ogljikove materiale.

Ti dvomi ne ustavijo tempa kitajskih praktikov grafena. 16. januarja je znanstveno-tehnološki industrijski park Changzhou West Taihu organiziral slovesnost podpisa za projekte grafena, 21 projektov grafena pa se je skupaj naselilo v Changzhouju. Liu Zhifeng, sekretar partijskega delovnega odbora znanstvenega in tehnološkega industrijskega parka Changzhou West Taihu, je dejal, da se industrija grafena v Changzhouu&giblje k cilju &, da ustvari več deset milijard specializiranih industrij. ."

Na Kitajskem je veliko industrijskih parkov grafena, kot je Changzhou. Po mnenju poročevalca's so bili obsežni industrijski parki grafena oblikovani v Chongqingu, Wuxi, Qingdao, Tangshan in drugih krajih. Pričakuje se, da bo v letu 2016 zacvetelo več industrijskih parkov grafena.

V Changzhouju je insajder družbe 2D Carbon Technology Co., Ltd. novinarjem povedal, da so bili ustanovljeni v Changzhouju leta 2011 in so narasli na 200 ljudi. Leta 2012 so izdelali prvi na svetu' kapacitivni grafenski zaslon na dotik. V zadnjih dveh letih so uporabili tudi visoko učinkovitost toplotnega sevanja grafenskih filmov za razvoj nekaterih grelnih oblačil. Njihove raziskovalne in razvojne smeri vključujejo tudi grafenske kompozitne materiale, sončne celice in nosljive senzorje. Vendar je priznal, da ti izdelki dejansko nimajo veliko skupnega z grafenom.

Trg kapitala je tisti, ki okusi sladkost prej kot industrijski parki, znanstvenoraziskovalni inštituti, univerze in podjetja. Ustrezni podatki kažejo, da ima skupno 60 podjetij, ki kotirajo na borzi v Šanghaju in Shenzhenu, svoje poslovanje z grafenom. Sredi avgusta 2015 je Del Home Furnishings, ki se nahaja v Jiangsu, napovedal naložbo v grafenske super litijeve baterije in druge projekte. Po pripravi načrta"povečanje letnega prihodka za 2,8 milijarde juanov in letnega čistega dobička za 450 milijonov juanov", je to podjetje dohitelo" Cena delnice podjetja s konceptom"grafenska baterija" zdi se, da je bil na raketi, s povečanjem za 158,4 % v več kot dveh mesecih.

Pot do industrijske komercializacije je dolga

& quot;V domači uporabi grafena dejansko ni veliko podjetij, ki dejansko delajo grafen. Številna med njimi so podjetja, ki so nekoč izdelovala ogljikove materiale, kot je grafit, ali celo popolnoma nepovezana podjetja, ki uporabljajo zastavo grafena, špekulirajo z delnicami ali se zanjo borijo. Nacionalni skladi, skoraj ni podjetij, ki bi res izdelovala grafen in bi lahko res zaslužila." je dejal Zhu Hongwei, profesor na Centru za mikro-nano mehaniko na Šoli za znanost o materialih in inženirstvu na univerzi Tsinghua.

Po mnenju Liua Guanweija' ni le veliko domačih prevar z grafenom, ampak tudi veliko pompa o tujih projektih. Liu Guanwei je v svojem članku o grafenskih baterijah izjavil, da"špansko podjetje Graphenano z grafenskimi baterijami" ni našel nobenih veljavnih informacij, ali so tri nemška avtomobilska podjetja trdila, da sodelujejo, ali na spletni strani patentnega urada.

Torej, zakaj je težko pričakovani"kralj novih materialov" v tako nerodni polemiki?

Po mnenju reporterja' obstajajo trije razlogi: Po eni strani, ne glede na to, ali je domača ali tuja, ni tehnično najdene industrijske sintezne metode za pridobitev enokristalnega grafena velike površine. Po drugi strani pa se veriga grafena na nižji stopnji še ni oblikovala na trgu. Največje povpraševanje po grafenu predstavljajo le večji znanstveno-raziskovalni inštituti in laboratoriji, velike količine grafena pa niso dali v industrijsko obratovanje.

Že leta 2010 so raziskovalci z univerze Sungkyunkwan v Južni Koreji in Samsung Corporation izdelali pregleden in prilagodljiv zaslon, sestavljen iz večplastnega grafena in substrata iz poliestrske pločevine. Takrat je Hong Bingxi, profesor na univerzi Sungkyunkwan in ustrezni avtor prispevka, predlagal, da bi njihovo metodo uporabili za izdelavo sončnih celic na osnovi grafena, senzorjev na dotik in zaslonov z ravnim zaslonom. Toda takrat je tudi priznal, da je bilo prezgodaj za obsežno proizvodnjo in komercializacijo – pet let pozneje je metoda Hong Bingxi&še vedno ostala v laboratorijih Samsung in univerze Sungkyunkwan v Južni Koreji.

Zadnji vidik so stroški priprave grafena. Zaradi nezmožnosti množične proizvodnje so stroški priprave grafena ostali visoki, visoki stroški pa so ovirali tudi hitrost industrializacije na nižjem trgu. Prej je bila cena grafena kar 5000 juanov/gram, kar je bilo nekajkrat dražje od zlata."Steklenica nečesa, kar ni presenetljivo, je dražja od zlata. Nekaj gramov grafenskega prahu je vredno več sto tisoč juanov. Ko letimo na letalu, nas zaradi strahu, da nam varnostni pregled ne bi zasegli, prevaža več ljudi." Preučevani startupi so to opisovali na ta način.

V Kanadi sta Grafoid in Nacionalna univerza v Singapurju ustanovila največji svetovni raziskovalni center za grafen (NUS) in leta 2014 odprla novo proizvodno bazo v Ontariu. Ta baza na 20.000 kvadratnih metrih v glavnem proizvaja grafen v prahu. Takrat je odgovorna oseba podjetja dejala, da lahko množično proizvajajo visokokakovosten grafen po nizki ceni. Vendar več kot leto pozneje iz te baze ni bilo novih novic.

Zato so predvsem tehnične težave tiste, ki resnično ovirajo obsežno uporabo grafena. Med njimi je največja težava razvoj doslednih in ponovljivih sintetičnih metod za nizkocenovni, obsežni in visokokakovosten grafen.

Zanimiva stvar, ki jo ljudje poznajo, je, da je Andre Gaim uporabil škotski trak za pridobivanje grafena. Toda ljudje' ne vedo, da ima grafen, pridobljen s to metodo, majhno velikost, običajno med 10 mikroni in 100 mikroni, in ima pomanjkljivosti nizkega donosa in visokih stroškov ter ne more izpolniti zahtev industrializacija in obsežna proizvodnja.

Kasneje je metoda redukcije grafitnega oksida ena najpogosteje uporabljenih metod za pripravo grafena. Vendar se s to metodo pridobiva predvsem grafen v prahu, ki ima veliko napak ter slabe električne in mehanske lastnosti. Koncentrirana žveplova kislina je potrebna za oksidacijo grafita, ki je težaven problem pri obdelavi industrijskih odpadnih tekočin.

Od takrat so ljudje mislili, da za pripravo grafena ni treba uporabiti grafita, ampak je treba le poskusiti, da atomi ogljika tvorijo tanek film. Nastalo je kemično nanašanje hlapov (CVD). Ta metoda uvaja pline, kot sta etilen ali acetilen, v reakcijsko komoro za razgradnjo teh plinov pri visoki temperaturi. Po ohlajanju se atomi ogljika odlagajo na površino substrata in tvorijo grafen. . Čeprav lahko CVD zadosti zahtevam za obsežno in visokokakovostno proizvodnjo grafena v velikem obsegu, je problem v tem, da je zaradi visokih stroškov in zapletenega procesa uporaba te metode pri proizvodnji grafena omejena.

Zaradi velike razlike v načinih priprave se cena grafenskega prahu in CVD filma tudi tisočkrat razlikuje. Na primer, 1 gram grafenskega prahu stane le manj kot 10 juanov, medtem ko 1 kvadratni meter grafenskega filma stane desetine do stotine juanov, njegova teža pa je dejansko manjša od 1 mg.

Obstaja še ena glavna metoda - metoda odstranjevanja s topilom. Ker celoten postopek luščenja tekoče faze na površini grafena ne vnaša nikakršnih defektov, ponuja široke možnosti njegove uporabe na področju mikroelektronike, večnamenskih kompozitnih materialov itd. Pomanjkljivost je tudi zelo nizek izkoristek.

Zato je z vidika uporabe grafen trenutno v fazi pripovedovanja zgodb doma in v tujini."Poleg tega trenutni industrijski standardi za velikost, enotnost in zanesljivost grafena v potrošniški elektroniki še niso določeni, zato dejanska uporaba grafena v potrošniški elektroniki še ni prikazana." Zhu Hongwei verjame, da grafit Trenutno lahko ene v laboratoriju izdeluje majhne naprave, vendar kakovosti množične proizvodnje in integracije ni mogoče zagotoviti."Vsaj upanja še ni."

Pravzaprav ima celo sam Gaim zadržke glede trenutne komercializacije grafena. Gaim verjame, da je grafen temeljni premaz, ki je spodbudil razvoj širšega spektra dvodimenzionalnih materialov. Toda za grafen je z vidika fizike dosegel ozko grlo in če v prihodnosti ne bo večjega preboja, je težko narediti nadaljnje izboljšave.

Spominki razvoja grafena

2004: Andrei Geim in Konstantin Novoselov sta pridobila grafen s preprosto mehansko metodo odstranjevanja traku. Leta 2010 sta prejela Nobelovo nagrado za fiziko.

December 2009: Japonski' raziskovalni inštitut Fujitsu je objavil uspešno uporabo grafena za izdelavo tranzistorjev.

Februar 2010: IBM je razvil Graphene FET (Field Effect Tranzistor).

Junij 2010: Samsung in profesor Sumio Iijima z univerze Sungkyunkwan v Južni Koreji sta uporabila grafen za izdelavo fleksibilnih prozornih elektrod.

Januar 2012: Jiangnan Graphene Research Institute, 2D Carbon in druga podjetja so objavila, da so skupaj razvili prvi na svetu' grafenski kapacitivni zaslon na dotik za mobilne telefone.

Avgust 2012: Nokia je razkrila, da njen oddelek R&D dela na grafenskih fotoelektričnih senzorjih.

Septembra 2012: Sony je objavil, da je razvil postopek roll-to-roll za proizvodnjo grafena.

Januar 2013: raziskave Chongqing Kitajske akademije znanosti