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我国石墨烯产业标准发展建议
作者:赵秀婷 班建伟 周静 孟艳芳 发表时间:2018年05月15日

  石墨烯材料是具有优异的电、热、光以及强度等性质的新型纳米材料,在能源装备、交通运输、航空航天等领域已呈现良好的应用前景。世界各发达国家高度重视其应用与发展,在国家“十三五”发展规划和《中国制造2025》战略思想的指引下,中国石墨烯产业快速发展。在此形势下,对标准的需求日益增强。近年来,国际标准组织ISO、IEC和中国国标委等机构纷纷开展石墨烯标准化工作,极大地推动了石墨烯行业的发展。

  石墨烯产业标准化的意义

  近年来,我国石墨烯产业发展迅猛,但石墨烯材料相关标准制定工作进展缓慢,产业链的各个环节都缺乏相应的标准支撑,一些不良商家对石墨烯概念进行炒作,造成行业秩序混乱,为产业健康发展埋下隐患。

  构建我国石墨烯标准体系,首先有利于各标准的协调、统一、配套体现最佳的秩序;其次,有利于促进和提高石墨烯产品的质量安全,促进石墨烯科技成果的应用与推广,也有利于建立国内外石墨烯产品正常的贸易秩序;第三,标准体系的制定,将为石墨烯加工利用企业的标准化建设提供依据,极大地促进石墨烯产业的发展;第四,通过标准体系的研究,带动具体标准的研制,将有助于我国在全球石墨烯技术标准体系和知识产权战略中占据主动权。

  石墨烯产业标准化现状

  石墨烯作为一种新兴二维材料,处于科研与产业化并进阶段。现阶段的主要任务是促进新技术、新产品推广和应用,迫切需要科技研发和标准制定同步发展,以石墨烯标准制定加速石墨烯科技成果转化,已成为石墨烯产业界和学术界的共识。截至2017年12月,国内发布的石墨烯标准共有9项,其中国家标准0项,行业标准0项,地方标准5项,团体标准4项。在已公布的9项标准中,其中基础标准2项,检测标准1项,原材料标准1项,产品标准3项,生产技术标准1项,生产设备规范1项。相对于石墨烯产业近年来的迅猛发展,我国石墨烯标准化工作仍然处于起步阶段,缺乏系统的、全面的研究。

  国家术语和检测标准已完成立项

  2015年,国标委批准立项4项石墨烯相关标准,分别为《石墨烯材料的术语、定义及代号》、《石墨烯层数测定扫描探针显微镜法》、《光学法测定石墨烯层数》、《拉曼光谱法表征石墨烯层数》,其中《石墨烯材料的术语、定义及代号》制定进度最快,对“什么是石墨烯”及其相关材料术语等进行了详细界定,现已完成制定工作,处于报批阶段。《石墨烯层数测定扫描探针显微镜法》等3项石墨烯测试方法标准工作已进入实质性阶段,目前处于测试方法比对试验阶段。

  积极参与石墨烯国际标准的制定和立项

  中国是石墨烯研究大国,我国科研院所和企业积极参与石墨烯国际标准制定,能够有效提高我国的国际话语权,提升我国石墨烯企业整体国际竞争力。在石墨烯国际标准制定工作中,中国科学院山西煤炭化学研究所——IEC/TS62607-6-13,Bohem滴定法测量石墨烯表面含氧官能团和深圳华烯新材料有限公司——IEC/TS62607-6-14,拉曼光谱法表征石墨烯粉体材料的缺陷等级提出的国际标准提案已获得国际标准组织IEC立项。中国科学院山西煤炭化学研究所提出的IEC/TS62607-6-13,规定了石墨烯表面含氧官能团种类和含量的化学测定方法,该标准适用于石墨烯粉体材料表面含氧官能团种类和含量的测定。为了规范石墨烯粉体材料缺陷等级的表征方法,深圳华烯新材料有限公司于2016年10月在德国法兰克福IEC国际标准会议上提出“拉曼光谱法表征石墨烯粉体中的缺陷等级”的标准提案(IEC/TS62607-6-14),该标准提出以S3/2D的强度比作为石墨烯粉体的缺陷密度参数。

  作为获得IEC石墨烯国际标准立项的中国企业,已引起各国的广泛关注。

  成立国家石墨烯产品质量监督检验中心

  2016年国家质量监督检验检疫总局分别正式批准同意江苏省特种设备安全监督检验研究院和广州特种承压设备检测研究院筹建“国家石墨烯产品质量监督检验中心(江苏)”和“国家石墨烯产品质量监督检验中心(广东)”。两个国检中心的建立,有利于有针对性地研发石墨烯产品检验检测新技术,以技术创新来推动国家及行业标准的建立,推进成果转化和实际应用,为全国石墨烯产业的发展与转型升级发挥技术支撑和引领作用。

  成立国家层面的工作组

  2016年,国家标准委牵头成立石墨烯标准化工作推进组。2017年,经国家标准委和中国科学院批准,全国纳米技术标准化技术委员会低维纳米结构与性能工作组正式成立,编号为SAC/TC279/WG9。以上两个工作组的成立,将为我国石墨烯标准体系顶层设计和标准的宣传、贯彻、实施,推进石墨烯国际标准项目的研制工作,推动中外双边、多边石墨烯标准化的合作与交流,促进石墨烯领域标准化工作的科学发展提供指导。

  行业、地方和团体标准协同发展

  行业标准:2017年12月,《石墨烯锌粉涂料》行业标准的制定工作(体系编号01-005-01-02-02-01)获得国标委批复立项,进入实施阶段,并计划于2019年完成制定,技术归口单位为全国涂料和颜料标准化技术委员会。此标准为产品标准,以石墨烯微片新材料为关键材料的海洋重防腐涂料是传统重防腐涂料升级换代的产品,是重防腐涂料的一项重大技术创新,具有非常广阔的应用空间,也为国内企业抢占重防腐涂料市场赢得了先机。

  地方标准:广西石墨烯标准化技术委员会发布了中国首个石墨烯系列地方标准,由广西大学可再生能源材料协同创新中心起草,包括五项,分别是《石墨烯三维构造粉体材料的检测与表征方法》、《石墨烯三维构造粉体材料名词术语和定义》、《石墨烯三维构造粉体材料生产用聚合物》、《石墨烯三维构造粉体材料生产技术》和《石墨烯三维构造粉体材料生产用高温反应炉的设计规范》。

  团体标准:2017年,中国涂料工业协会发布《环氧石墨烯锌粉底漆》、《水性石墨烯电磁屏蔽建筑涂料》两项石墨烯涂料团体标准;中国石墨烯技术创新联盟发布了《石墨烯材料的术语、定义及代号》等两项团体标准;中关村石墨烯产业联盟开展了《石墨烯改性柔性电热膜》等两项团体标准制定。

  行业标准、地方标准和团体标准与国家标准相比,更注重石墨烯材料的实际应用,更偏重于实际应用均衡,一定程度上充实了国家标准,弥补了国标的单一性。国家标准、行业标准、地方标准和团体标准协同发展,将推动石墨烯相关企业乃至新材料产业的创新发展,蓬勃壮大。

  各地区注重石墨烯标准化建设

  石墨烯发展热点省市也非常注重标准化建设,江苏省成立了石墨烯检测标准化技术委员会、内蒙古成立了石墨烯标准研究中心,山东成立石墨烯技术标准研制与检测基地、青岛市标准化协会石墨烯标准化工作委员会,广西成立石墨烯标准化技术委员会。

  综上所述,目前我国石墨烯相关标准数量少、范围窄,远不能涵盖石墨烯及其产品所涉及的门类,难以形成标准体系,难以适应当前石墨烯产业发展和石墨烯产品贸易发展的趋势。这也为加快制定我国石墨烯标准体系,进而把我国标准上升为国际标准创造了机遇和条件。

  我国石墨烯产业标准体系存在的主要问题

  科学完整的产业标准体系尚未建立

  我国石墨烯产业标准化工作始于2015年,但由于标准体系建立时间短,立项的标准较少。此外,随着石墨烯产业的迅速发展和石墨烯科学技术的进步,部分涉及石墨烯的新产品、新技术、新工艺以及管理标准尚未制定。因此,迫切需要建立科学的石墨烯标准体系,指导具体标准的制定。

  标准分布不均衡、覆盖面窄

  现有的和正在制定的石墨烯标准中,仅3项是关于石墨烯产业应用的标准,而其余均为术语和石墨烯原材料检测等标准,从石墨烯全产业链分析,有必要建立覆盖石墨烯资源、石墨烯应用、环境保护、加工设备等不同方面的标准体系。

  对策及建议

  近年来,我国正逐步形成以国家标准为主体、行业标准为补充、团体标准协同发展的格局。但已完成制定的石墨烯标准数量少、覆盖面窄,不利于产业健康发展。针对我国石墨烯相关标准现状,建议如下:

  加快石墨烯基础标准的制订工作

  基础标准是制定其他标准的依据,虽然国标委已建立1项石墨烯基础术语和3项检测标准,但总体进度缓慢,标准数量少。虽地方标准和团体标准已有相关基础标准已对外发布,但影响力有限。我国石墨烯基础标准仍属基本空缺状态,加快石墨烯基础标准建设对我国石墨烯产业发展至关重要。

  加强石墨烯相关产品标准的制定

  产品标准是表示产品质量的水平和尺度,也是生产企业对消费者和社会的产品质量责任承诺。然而,目前国内外针对石墨烯类产品的标准较少,加强石墨烯相关产品标准的制定有利于规范市场竞争环境。

  完善石墨烯生产环境保护标准的制定

  在石墨烯的制备过程中,尤其是在化学法制备石墨烯的过程中,部分原材料的使用对环境产生一定的影响。建议在抓紧制定石墨烯基础标准和产品等相关标准的前提下,抓紧石墨烯生产标准的制定,提出既符合我国国情又与国际标准协调一致的污染物限量指标。

  完善石墨烯相关标准体系建设

  建立国家标准、行业标准各有侧重的石墨烯技术标准体系。从基础技术标准、试验方法标准、原材料标准、产品标准、工艺标准、设备标准、安全标准和环保标准等方面设计石墨烯标准体系。

  综上所述,我国石墨烯标准体系在标准的设置上还需进一步优化,标准内容需要进一步充实和细化。用标准规范石墨烯生产和产品质量,对于提高我国石墨烯产品整体质量水平,推动我国石墨烯产业的进一步发展具有重大意义。

  作者单位中关村石墨烯产业联盟

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