材料石墨烯具有广泛的潜在应用 - 但对商业上可获得的石墨烯样品的调查显示，可用材料的质量差可能会削弱研究。

石墨由厚度仅为一个原子的碳原子层组成，称为石墨烯片，它具有许多显着特性。当石墨薄片的厚度减少到几个石墨烯层时，一些材料在技术上最重要的特性大大增强 - 例如每克的总表面积和单个薄片的机械柔韧性。换句话说，石墨烯不仅仅是薄石墨。不幸的是，许多石墨烯生产商似乎不知道或不关心这一点。Kauling 等。报告对来自60家生产商的石墨烯进行了系统研究，发现许多高价石墨烯产品主要由石墨粉组成。

想象一下，任何人都可以销售抗生素的世界，并且不受质量标准和法规的约束。许多人会因为潜在的副作用而害怕使用它们，或者因为他们不相信它们会起作用，可能造成致命的后果。对于石墨烯等新兴纳米材料而言，缺乏标准正在创造一种虽然不致命但同样不可接受的情况。

生产石墨烯用于商业应用的最成熟方法之一是液相剥离（LPE） - 一种将石墨研磨成粉末并通过在液体中施加机械力将颗粒分离成微小薄片的方法。然后将那些仅包含几层石墨烯的珍贵薄片与其余部分分开（图1）。以这种方式生产的石墨烯具有大量潜在的应用，包括电池技术，复合材料和太阳能电池。石墨的LPE首先使用超声处理来生产薄片，并且后来的工作表明甚至厨房搅拌器4也可以用于产生剧烈的湍流力，其将石墨烯片拉开而不会破坏它们。

图1 | 石墨烯的液相剥离。

  大多数市售的块状石墨烯是通过将石墨研磨成粉末，然后使所得颗粒在液体溶液中经受机械力以将粉末分离成薄片，例如通过使用超声处理来制备的。薄片未按比例显示。然后根据它们的尺寸和厚度对薄片进行分类。Kauling 等。图1分析了来自60个供应商的市售石墨烯，发现大多数样品含有少于10％的石墨烯（含有少于10层碳原子的薄片）。其余基本上只是石墨粉。

但石墨片的石墨片有多薄吗？一个共同的想法，由国际标准化组织（ISO），是含有十几层石墨烯片基本上是石墨。这个看似随意的门槛在物理学中有一些基础，如Kauling 等。注意。例如，热力学考虑因素决定了在10层或更少层的薄片中的每层原子在室温下表现为单独的石墨烯晶体。此外，薄片的刚性与层厚度的立方体成比例，这意味着薄的石墨烯薄片比厚的石墨薄片更具灵活性。

尺寸确实很重要：根据实际应用，石墨烯和石墨粉可以产生完全不同的结果。如果没有明确的标准来确定商业上可获得的石墨烯的质量，公司和研究人员就会浪费时间和金钱来研究伪装成昂贵的高级石墨烯的石墨粉。这将阻碍石墨烯技术的发展，严重损害严重的石墨烯生产商和应用开发商。

但这些担忧是否真的有理由？在一项旨在回答这个问题的研究中，Kauling 等人。建立了一套基于成熟石墨烯表征方法的系统测试方案，然后使用该方案对来自不同生产商的60种石墨烯产品进行基准测试，这是一项艰巨的任务。结果表明，关键材料指标的统计分布 - 如石墨烯的大小，结构完整性和纯度 - 变化很大。令人震惊的是，该研究表明，大多数产品中不到10％的材料由10层或更少层组成的石墨烯组成。所测试的产品中没有一种含有超过50％的这种石墨烯，并且许多产品受到严重污染，很可能是生产过程中使用的化学品。

似乎高调的科学发现，技术突破和对石墨烯的大量投资为商业机会主义者创造了一个狂野的西部：该研究表明，一些生产商正在标记黑色粉末，其中大部分含有廉价的石墨作为石墨烯，并以高价出售它们。这个问题更加严重，因为成为石墨烯供应商的准入门槛非常低 - 任何人都可以购买散装石墨，将其研磨成粉末，并建立一个网站来销售它。

除非引入通用标准和测试协议，否则在最糟糕的时候丢球的风险很大。石墨烯的数十种新兴应用与社会的一些重大挑战密切相关：健康，气候，可再生能源和可持续性。如果早期开发基于“假石墨烯”，这些应用中的一些可能永远不会离开起始块。

因此，Kauling及其同事的文章是石墨烯生产商，买家和研究人员一致同意和遵守合理标准的迫切要求：透明的石墨烯市场将使每个人受益，除非是不道德的供应商。已经采用ISO的石墨烯词汇表链接“www.iso.org/standard/64741.html(2017）”（定义用于描述石墨烯的标准术语的文档）和英国国家物理实验室有用的石墨烯表征良好实践指南6来实现这一目标的第一步。现在是时候继续前进了。

应该指出的是，Kauling和同事的研究并未涵盖市场上所有类型的大块石墨烯。此外，尽管作者分析了大量LPE制造的产品，但他们可以通过指定用于选择产品进行分析的标准来消除任何潜在偏差的指控。也有可能他们无意中错过了一些优秀生产商销售的高品质石墨烯。而且，正如研究人员所提到的，不同的应用通常会利用石墨烯的不同特性 - 这使得很难提出通用的质量指标。

尽管如此，这项工作是一个及时而雄心勃勃的例子，表明了不仅在石墨烯研究方面取得快速进展所需的严谨思维方式，而且在任何纳米材料进入市场的工作中都是如此。说穿了，没有质量控制就没有质量。

来源：文章来自nature 网站，由材料分析与应用整理编辑。