Por que o grafeno se tornou uma farsa na China?
No entanto, embora as perspectivas de aplicação do grafeno sejam cada vez mais promissoras, outra afirmação completamente diferente também é categórica: o grafeno é uma farsa na China.
Em março de 2015, o Instituto Chongqing de Tecnologia Verde e Inteligente da Academia Chinesa de Ciências anunciou o lançamento de um telefone móvel de grafeno denominado" GALAX SETTLERα" ;. De acordo com a publicidade da época, sua transmitância de luz chegava a 97%, a taxa de carregamento do celular aumentou em 40% e a vida útil da bateria estendida em 50%, a densidade de energia da bateria também aumentou em 10 % Por estar vinculado ao grafeno, embora este telefone seja equivalente apenas a uma configuração de mil yuans, o preço pode chegar a 2.499 yuans.
Oito meses depois, apesar do anúncio do primeiro lote de 30.000 unidades desse telefone de grafeno, ele ainda não foi vendido no mercado.
Mas as pessoas podem comprar uma variedade de outros produtos de grafeno. Por exemplo, o Shengquan Group, uma empresa listada no New OTC Market, lançou no mercado meias e roupas íntimas de grafeno. De acordo com a publicidade da empresa, eles adicionaram biomassa grafeno" aquecimento interno" fibra para o produto, que é uma fibra composta multifuncional inteligente totalmente nova que" tem a capacidade de ativar células imunológicas, proteger contra os raios ultravioleta, melhorar a microcirculação, propriedades antibacterianas e antibacterianas, aumentar o calor e aumentar o sol, e também pode desodorizar."
Segundo divulgação da empresa, eles carbonizaram caules de plantas para extrair grafeno, usando a supercondutividade do grafeno como matéria-prima para a produção de roupas. Eles também planejam lançar um sutiã inteligente que mede mudanças sutis na temperatura do peito das mulheres por meio de um sensor embutido para prevenir tumores e câncer de mama com eficácia. Eles também planejam aplicá-los em uniformes militares. Atualmente, esses chamados produtos de grafeno são caros, o preço de um par de meias. Por mais de 50 iuanes, o preço de uma cueca é próximo a 300 iuanes, o preço de um cinto de grafeno é próximo a 600 iuanes e as roupas que geram calor são vendidas por mais de 1.700 iuanes.
& quot; Nos últimos anos, quando os nanomateriais foram promovidos, houve muito entusiasmo sobre o conceito de' nano +' na China. Desta vez, o conceito de' grafeno' é o mesmo. Muitos produtos de grafeno são uma farsa." Líder do projeto nacional 863, cientista de materiais, Said Qi Lu, professor da Escola de Química e Engenharia Molecular da Universidade de Pequim. Devido à sua contribuição para novos materiais e energia, Qilu também é conhecido como o principal fundador do meu país' s materiais de cátodo de bateria de lítio-cobalto e manganato de lítio.
De acordo com o entendimento do repórter' s, o grafeno é atualmente dividido em dois tipos: grafeno de filme fino monoatômico e pó de grafeno. A preparação do primeiro utiliza principalmente gases carbonados, como o metano e o acetileno, como matéria-prima e é sintetizada por deposição química de vapor, que nada tem a ver com grafite ou palha.
O pó de grafeno é obtido a partir de grafite natural, oxidado por ácido concentrado e agente oxidante forte e, em seguida, reduzido por tratamento térmico de expansão. Quanto ao grafeno extraído da palha, diz-se que 15 catty de sabugo de milho podem extrair um catty de grafeno. Muitas pessoas no setor parecem ser desconhecidas.
Além da óbvia calcinha de grafeno, as" baterias de grafeno" e&baterias de grafeno-lítio &. que muitos institutos de pesquisa e empresas desejam desenvolver também são acusados de mentir.
Atualmente, a prática da aplicação de grafeno no campo de baterias é geralmente adicionar materiais de grafeno aos eletrodos positivo e negativo das baterias de lítio." Esta abordagem é obviamente enganosa." Recentemente, o pesquisador de Internet da Tsinghua Energy, Liu Guanwei, questionou a" bateria de grafeno" artigo na Internet.
Neste artigo intitulado" The Legendary" Graphene Battery" tecnologia, é uma grande mentira?" No artigo, Liu Guanwei deu uma visão clara desde o início:
A tecnologia de" bateria de grafeno" é quase inexistente. O grafeno só pode aumentar a taxa de carga e descarga em teoria, mas não ajuda a aumentar a capacidade (energia). Pessoas que ficarão desapontadas), o significado do truque é muito maior do que o valor prático.
De acordo com Liu Guanwei, de acordo com a nomenclatura eletroquímica clássica, as baterias de íon-lítio usadas em smartphones em geral deveriam ser denominadas" baterias de óxido de cobalto-lítio-grafite." É designada por" bateria de iões de lítio" porque o íon de lítio desempenha um papel importante nele." Estritamente falando, o grafeno desempenha apenas um papel auxiliar na bateria, portanto, uma bateria que usa grafeno não pode ser chamada diretamente de' bateria de grafeno'."
Na visão de Liu Guanwei' s, apenas o grafeno é usado como um" aditivo condutor" em baterias de lítio que basicamente entraram no mercado agora. Mas mesmo a aplicação de&aditivos" foi questionado.
O grafeno pode ser usado como um agente condutor para promover o rápido carregamento e descarregamento de baterias de lítio. Em teoria, pode melhorar o desempenho da taxa. No entanto, se o processo de dispersão não estiver ocorrendo e a mistura for irregular, tudo será um castelo no céu. Além disso, existem muitos materiais baratos e de alta qualidade. O caro grafeno deve ser usado."
O repórter notou que as opiniões de Liu Guanwei' foram reconhecidas por muitos especialistas seniores da indústria, incluindo Zhang Yuanbo, Qilu, o Professor Lu Hongbin do Departamento de Ciência de Polímeros da Universidade de Fudan e o Professor Yuan Guohui do Departamento de Química Aplicada da Escola de Engenharia Química do Harbin Institute of Technology.
& quot; Quem pode fornecer os dados até agora? Alguém fez essa bateria?" Qilu também acredita que" os eletrodos positivo e negativo das baterias de lítio são estruturas em camadas, portanto, sob certas condições externas, forma uma migração do eletrodo positivo para o eletrodo negativo. O grafeno é uma estrutura de anel de átomo de carbono de camada única, que é determinada por suas próprias propriedades químicas e físicas e não formará um eletrodo negativo separado para baterias de lítio."
Muitas pessoas estão desperdiçando suas vidas por isso?
Em relação às dúvidas dos especialistas da indústria, como o secretário-geral da" Aliança Estratégica de Inovação Tecnológica da Indústria de Grafeno da China" ;, Li Yichun disse:" Embora a indústria seja controversa, científica e tecnológica inovação, tudo pode acontecer. Alguns especialistas acreditam que isso é impossível. É' tudo alcançado e alguns especialistas são muito arbitrários, mas devemos ter uma mente aberta."
Até agora, é impossível saber a verdadeira face da recém-desenvolvida" bateria de grafeno-lítio líder mundial" ;. A resposta da Huawei é" há pesquisas sobre o grafeno, mas não será comercializado tão rapidamente." Como Instituto de Cerâmica de Xangai, Academia Chinesa de Ciências O líder da" Graphene Super Electric Vehicle Battery" equipe, a defesa de Huang Fuqiang' s é que" todos vão tirar conclusões diferentes de ângulos diferentes, mas a essência é a mesma."
Na verdade, mesmo Andre Gaim, que ganhou o Prêmio Nobel em 2010 por sua descoberta do grafeno, não consegue entender o atual frenesi do grafeno na China. No final de outubro de 2015, quando Gaim participou de uma exposição de produtos de grafeno realizada em Qingdao, ele desconsiderou o rosto do anfitrião e deixou claro que "muitos produtos de aplicação, incluindo baterias de grafeno, podem ser suspeitos de exagero no momento."
No dia em que Gaim participou da reunião, o" 2015 Global Graphene Industry Research Report" publicado pela primeira vez pela Aliança Estratégica de Inovação Tecnológica da Indústria de Grafeno da China também foi lançado, o que mostrou que a China não só ficou em primeiro lugar no mundo em número de artigos publicados sobre grafeno no final de 2012, E o número de patentes aumentou rapidamente no últimos três anos.
No entanto, Gaim também apontou em uma entrevista à mídia chinesa que metade da pesquisa em muitos papéis de grafeno publicados será descartada. Por outro lado, muitas patentes, principalmente aquelas produzidas por universidades, 90% das quais não têm valor, 99% das patentes acabarão por se tornar inválidas, e a manutenção dessas patentes também custará muito dinheiro, e muitas pessoas estão desperdiçando seus vive para isso.
& quot; Embora a China ocupe o primeiro lugar no mundo em termos de número de artigos publicados com grafeno, muitos institutos de pesquisa científica não sabem o que a indústria deseja, e o problema da desconexão entre a pesquisa científica e a aplicação é proeminente." Declarado publicamente Kang Feiyu, Reitor da Escola de Pós-Graduação da Universidade Tsinghua em Shenzhen e especialista em material de carbono.
Essas dúvidas não param o ritmo dos praticantes chineses de grafeno. Em 16 de janeiro, o Parque Industrial de Ciência e Tecnologia de Changzhou West Taihu realizou uma cerimônia de assinatura de projetos de grafeno, e 21 projetos de grafeno foram resolvidos coletivamente em Changzhou. Liu Zhifeng, secretário do Comitê de Trabalho do Parque Industrial de Ciência e Tecnologia de Changzhou West Taihu, disse que a indústria de grafeno de Changzhou' s está se movendo em direção à meta de" criar dezenas de bilhões de indústrias especializadas ."
Existem muitos parques industriais de grafeno, como Changzhou, na China. De acordo com o entendimento do repórter' s, parques industriais de grafeno em grande escala foram formados em Chongqing, Wuxi, Qingdao, Tangshan e outros lugares. E mais parques industriais de grafeno devem florescer em 2016.
Em Changzhou, um insider da 2D Carbon Technology Co., Ltd. disse a repórteres que eles foram estabelecidos em Changzhou em 2011 e cresceram para uma escala de 200 pessoas. Em 2012, eles produziram a primeira tela de toque capacitiva de grafeno do mundo&# 39. Nos últimos dois anos, eles também usaram a alta eficiência de radiação de calor dos filmes de grafeno para desenvolver algumas roupas que podem ser aquecidas. Suas direções de pesquisa e desenvolvimento também incluem materiais compostos de grafeno, células solares e sensores vestíveis. No entanto, ele admitiu que esses produtos, na verdade, têm pouco a ver com o grafeno.
É o mercado de capitais que experimenta a doçura antes dos parques industriais, institutos de pesquisa científica, universidades e empresas. Dados relevantes mostram que um total de 60 empresas listadas em Xangai e Shenzhen têm seus negócios de grafeno. Em meados de agosto de 2015, a Del Home Furnishings, localizada em Jiangsu, anunciou seu investimento em baterias de super lítio de grafeno e outros projetos. Depois de traçar o plano de" aumentar a receita anual em 2,8 bilhões de yuans e o lucro líquido anual em 450 milhões de yuans" ;, esta empresa alcançou a" O preço da ação de uma empresa com o conceito de" bateria de grafeno" parece ter estado em um foguete, com aumento de 158,4% em mais de dois meses.
O caminho para a comercialização industrial é longo
& quot; Na aplicação doméstica de grafeno, na verdade não existem muitas empresas que realmente fazem grafeno. Muitas delas são empresas que faziam materiais de carbono como o grafite, ou mesmo empresas totalmente alheias que usam a bandeira do grafeno, ou especulam com ações, ou lutam por ela. Fundos Nacionais, quase não há empresas que realmente façam grafeno e possam realmente ganhar dinheiro." disse Zhu Hongwei, professor do Centro de Micro-Nano Mecânica da Escola de Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade de Tsinghua.
Na visão de Liu Guanwei' s, não só existem muitos golpes domésticos de grafeno, mas também muito exagero sobre projetos estrangeiros. Em seu artigo questionando as baterias de grafeno, Liu Guanwei afirmou que" a empresa espanhola de Graphenano com baterias de grafeno" não foi possível encontrar nenhuma informação válida se foram as três empresas automotivas alemãs que alegaram cooperar ou no site do Escritório de Patentes.
Então, por que o tão aguardado" rei dos novos materiais" em uma controvérsia tão estranha?
De acordo com o entendimento do repórter' s, há três razões: Por um lado, não importa se nacional ou estrangeiro, não existe um método de síntese industrial tecnicamente encontrado para obter grafeno de cristal único de grande área. Por outro lado, a cadeia da indústria a jusante do grafeno ainda não se formou no mercado. A maior demanda por grafeno é apenas dos principais institutos de pesquisa científica e laboratórios, e nenhuma grande quantidade de grafeno foi colocada em operação industrial.
Já em 2010, pesquisadores da Universidade Sungkyunkwan na Coréia do Sul e da Samsung Corporation produziram uma tela transparente e flexível composta de grafeno multicamadas e um substrato de folha de poliéster. Naquela época, Hong Bingxi, professor da Universidade Sungkyunkwan e autor correspondente do artigo, propôs que seu método pudesse ser usado para fabricar células solares à base de grafeno, sensores de toque e telas planas. Mas ele também admitiu na época que era muito cedo para fabricação e comercialização em grande escala - cinco anos depois, o método de Hong Bingxi' ainda permanecia nos laboratórios da Samsung e da Universidade Sungkyunkwan na Coréia do Sul.
O último aspecto é o custo da preparação do grafeno. Devido à impossibilidade de produção em massa, o custo da preparação do grafeno tem permanecido alto, e o custo elevado também tem prejudicado o ritmo de industrialização no mercado downstream. Anteriormente, o preço do grafeno chegava a 5.000 yuans / grama, várias vezes mais caro do que o ouro." A garrafa de algo que não é surpreendente é mais cara do que ouro. Alguns gramas de pó de grafeno valem centenas de milhares de yuans. Quando voamos no avião, somos transportados por várias pessoas com medo de sermos apreendidos pelo controle de segurança." As startups estudadas costumavam descrevê-lo dessa forma.
No Canadá, a Grafoid e a Universidade Nacional de Cingapura estabeleceram o maior centro de pesquisa de grafeno do mundo (NUS) e lançaram uma nova base de produção em Ontário em 2014. Essa base de 20.000 metros quadrados produz principalmente pó de grafeno. Naquela época, o responsável pela empresa disse que eles podem produzir em massa grafeno de alta qualidade a um preço baixo. Porém, mais de um ano depois, não houve nenhuma notícia nova desta base.
Portanto, são principalmente as questões técnicas que realmente dificultam a aplicação em larga escala do grafeno. Entre eles, o desenvolvimento de métodos sintéticos consistentes e reproduzíveis para grafeno de baixo custo, grande escala e alta qualidade é a maior dificuldade.
Uma coisa interessante com a qual as pessoas estão familiarizadas é que Andre Gaim usou fita adesiva para obter grafeno. Mas o que as pessoas não' não sabem é que o grafeno obtido por este método tem um tamanho pequeno, geralmente entre 10 mícrons e 100 mícrons, e tem as desvantagens de baixo rendimento e alto custo, e não pode atender aos requisitos de industrialização e produção em larga escala.
Mais tarde, o método de redução do óxido de grafite é um dos métodos mais comumente usados para preparar grafeno. No entanto, esse método obtém principalmente pó de grafeno, que possui muitos defeitos e propriedades elétricas e mecânicas deficientes. O ácido sulfúrico concentrado é necessário para oxidar a grafite, que é um problema difícil no tratamento de resíduos industriais líquidos.
Desde então, as pessoas pensaram que não é necessário usar o grafite para preparar o grafeno, mas apenas tentar fazer com que os átomos de carbono formem uma película fina. A deposição de vapor químico (CVD) surgiu. Este método introduz gases como etileno ou acetileno em uma câmara de reação para decompor esses gases em alta temperatura. Após o resfriamento, os átomos de carbono são depositados na superfície do substrato para formar o grafeno. . Embora o CVD possa atender aos requisitos para produção de grafeno em larga escala e de alta qualidade em larga escala, o problema é que devido ao seu alto custo e processo complexo, a aplicação deste método na produção de grafeno é limitada.
Devido à grande diferença nos métodos de preparação, o preço do pó de grafeno e do filme CVD também difere milhares de vezes. Por exemplo, 1 grama de pó de grafeno custa apenas menos de 10 yuans, enquanto 1 metro quadrado de filme de grafeno custa de dezenas a centenas de yuans, e seu peso é, na verdade, inferior a 1 mg.
Existe outro método principal: o método de separação por solvente. Como todo o processo de esfoliação em fase líquida não apresenta defeitos na superfície do grafeno, ele oferece amplas possibilidades de aplicação nas áreas de microeletrônica, materiais compósitos multifuncionais, etc. A desvantagem também é que o rendimento é muito baixo.
Portanto, do ponto de vista da aplicação, o grafeno está atualmente em fase de contação de histórias no país e no exterior. Além disso, os padrões industriais atuais para o tamanho, uniformidade e confiabilidade do grafeno em produtos eletrônicos de consumo ainda não foram determinados, portanto, o uso real de grafeno em produtos eletrônicos de consumo ainda não foi demonstrado." Zhu Hongwei acredita que o grafite Atualmente, a ene pode fazer dispositivos em pequena escala em laboratório, mas a produção em massa e a qualidade da integração não podem ser garantidas." Pelo menos ainda não há esperança."
Na verdade, até o próprio Gaim tem reservas sobre a comercialização atual de grafeno. Gaim acredita que o grafeno é uma cartilha que impulsionou o desenvolvimento de uma gama mais ampla de materiais bidimensionais. Mas para o grafeno, da perspectiva da física, ele atingiu um gargalo e, a menos que haja um grande avanço no futuro, é difícil fazer mais melhorias.
Memorabilia of Graphene Development
2004: Andrei Geim e Konstantin Novoselov obtiveram o grafeno por um método simples de remoção mecânica da fita. Os dois ganharam o Prêmio Nobel de Física em 2010.
Dezembro de 2009: Japão' s Fujitsu Research Institute anunciou seu uso bem-sucedido de grafeno para fazer transistores.
Fevereiro de 2010: IBM desenvolveu Graphene FET (Field Effect Transistor).
Junho de 2010: Samsung e o professor Sumio Iijima, da Universidade Sungkyunkwan, na Coreia do Sul, usaram grafeno para fazer eletrodos transparentes flexíveis.
Janeiro de 2012: Jiangnan Graphene Research Institute, 2D Carbon e outras empresas anunciaram que desenvolveram em conjunto a primeira tela de toque capacitiva de grafeno do mundo&nº 39 para telefones celulares.
Agosto de 2012: a Nokia revelou que seu departamento de R&& D está trabalhando em sensores fotoelétricos de grafeno.
Setembro de 2012: a Sony anunciou que desenvolveu um processo roll-to-roll para fabricar grafeno.
Janeiro de 2013: Pesquisa de Chongqing da Academia Chinesa de Ciências
O instituto anunciou que desenvolveu o primeiro grafeno de camada única de 15 polegadas na China.
Maio de 2013: Jiangsu Changzhou 2D Carbon Technology Co., Ltd. disse que a maior linha de produção de filme condutor transparente de grafeno do mundo' s foi oficialmente colocada em operação, com uma capacidade de produção anual de 30.000 metros quadrados.
Novembro de 2013: Changzhou Sexto Elemento Material Technology Co., Ltd. iniciou a produção de 100 toneladas de óxido de grafeno e linhas de produção de pó de grafeno.
Abril de 2014: a Samsung anunciou que desenvolveu uma tecnologia para formar grafeno de cristal único em wafers semicondutores.
Julho de 2014: a IBM anunciou que iria investir US $ 3 bilhões no desenvolvimento de grafeno nos próximos cinco anos.
2015:" Fabricado na China, 2025" foi oficialmente promulgado pelo Conselho de Estado, mais uma vez colocando o grafeno em pauta como nova fonte de energia.
Links relacionados: O passado e o presente do rei dos novos materiais
O carbono é um dos elementos mais importantes. Possui propriedades únicas e é a base de toda a vida na Terra. O carbono puro pode ser diamante duro ou grafite macio.
Como esse material é feito de grafite e contém a característica básica das olefinas - a dupla ligação entre os átomos de carbono, é chamado de grafeno. Na verdade, o grafeno existe na natureza, mas é difícil descascar uma estrutura de camada única. Camadas de grafeno são empilhadas para formar grafite, e grafite de 1 mm de espessura contém cerca de 3 milhões de camadas de grafeno. A adesão entre as camadas é muito frouxa e fácil de deslizar, tornando o grafite muito macio e fácil de descolar. Um lápis levemente traçado no papel pode deixar vestígios de várias camadas de grafeno.
Os cientistas realizaram estudos teóricos sobre estruturas semelhantes ao grafeno na década de 1940, mas por um longo tempo, desde então, os esforços para produzir grafeno de camada única não tiveram sucesso. Algumas pessoas pensam que tal material bidimensional é impossível à temperatura ambiente. Sob existência estável. Em outubro de 2004, um artigo publicado no American" Science" revista derrubou essa percepção. Andre Heim e Konstantin Novoselov, que trabalham na Universidade de Manchester, no Reino Unido, completaram sua" mágica" com fita comum.
Eles usaram fita adesiva para colar os flocos de grafite, que ainda contém muitas camadas de grafeno. Mas depois de grudar repetidamente por 10 a 20 vezes, os flocos se tornam cada vez mais finos, eventualmente produzindo um pouco de grafeno de camada única. Este método aparentemente muito simples e não de alta tecnologia não é o primeiro. Alguém tentou antes, mas não conseguiu identificar o grafeno de camada única.
Heim e Novoselov colocaram as fatias finas descascadas sobre um substrato de óxido de silício. O efeito de interferência da luz faz com que as fatias finas pareçam listras coloridas ao microscópio, assim como o efeito de uma película de óleo na superfície da água. Usando este efeito, eles observaram o grafeno de camada única. Desta forma, o primeiro material de cristal bidimensional apareceu oficialmente. Mais tarde, as pessoas prepararam alguns outros materiais bidimensionais, como cristais bidimensionais de nitreto de boro e dissulfeto de molibdênio.
O grafeno tem um significado especial para a pesquisa básica da física. Ele possibilita alguns efeitos quânticos que só poderiam ser discutidos no papel antes de serem verificados por meio de experimentos, como elétrons ignorando obstáculos e realizando cruzamentos fantasmagóricos. Mas o que é mais interessante é que muitos" extremos" natureza das perspectivas de aplicação. No entanto, que tipo de mudanças esse carbono bidimensional trará ao mundo humano não pode ser previsto nem mesmo pelos pesquisadores que ganharam o Prêmio Nobel.
