英國國家物理學實驗室國家石墨烯計量中心首席科學家郝玲教授。本報記者鄭煥斌攝

本報駐英國記者鄭煥斌

標準是引領產業(yè)發(fā)展的靈魂，標準化水平的高低則反映了一個國家產業(yè)核心競爭力乃至綜合實力的強弱。英國國家物理學實驗室(NPL)國家石墨烯計量中心首席科學家郝玲教授日前在接受科技日報記者專訪時指出，要真正把石墨烯應用到產業(yè)中必須經過“四部曲”：即對材料和器材進行表征測量、提出計量方法、制訂標準，最后根據(jù)標準對材料和產品進行質量檢測。中國石墨烯產業(yè)的發(fā)展目前正處于關鍵節(jié)點，只有建立和遵循完善的標準化體系，才能最終保證產品達到所設計的質量，實現(xiàn)產品質量控制，促進中國石墨烯產業(yè)安全、有序和健康地發(fā)展。

制定標準基礎研究先行

任何標準的制定都始于基礎研究，石墨烯標準化體系的建立也不例外。郝教授介紹，首先要進行石墨烯相關材料的基礎研究，公開發(fā)表研究成果并獲得學術界廣泛認可，之后才能提出石墨烯標準的“實踐建議書”，下一步才是提交“石墨烯標準草案”。國際石墨烯標準的制定，則需要國際標準化組織(ISO)和國際電工委員會(IEC)對草案進行修改、比對和投票;每個標準的制定至少歷時1至2年。

石墨烯標準可分為兩種，第一種是測量方法，即怎么做;第二種是提供信息——像“石墨烯”定義那樣，僅指出什么是石墨烯但并不提供制備方法;從標準分級來看，可以分為國際級、國家級和工業(yè)級標準。

國際標準制定“正在進行時”

兩大國際標準組織ISO和IEC，目前正在共同負責制定石墨烯國際標準。郝教授介紹說，ISO負責制定的兩個標準包括石墨烯術語的定義和檢測方法，其中石墨烯術語的定義是由NPL領導;由納米技術標準委員會(JW1)具體負責的另一個標準目前也正在討論之中。IEC則負責制定石墨烯的性能檢測方法，包括石墨烯結構表征、電性能表征等6項標準。近期還將會有新的標準被列入ISO和IEC的討論之中。在目前正在制定的所有石墨烯標準中，石墨烯的定義和術語最為重要，只有以此為基礎，才能對石墨烯的其他性能進行表征。

她進一步介紹說，石墨烯的一些性能對溫度、濕度等外界環(huán)境極其敏感，特別是石墨烯傳感器更為敏感。因此從應用角度來講，可以通過使石墨烯功能化來穩(wěn)定其上述性能，或者使其僅對某種外界環(huán)境因素敏感。上述石墨烯的特性只有在單層石墨烯的理想狀態(tài)下才能具備，但在現(xiàn)實應用中更多的是非理想狀態(tài)。因此，國際標準中石墨烯術語所涉及的范圍很廣，包括單層石墨烯、雙層石墨烯和石墨烯片等。在ISO主導下、由NPL具體領導的這項工作已經持續(xù)了近3年，有望于今年公布。

NPL引領全球石墨烯標準研究

英國是石墨烯的“誕生國”，政府在石墨烯基礎研究和產業(yè)化方面投入了大量資金，它早在2008年就資助國家物理學實驗室對石墨烯的性能表征和標準進行研究，并于2015年建立了英國“國家石墨烯計量中心”。NPL有關“量子霍爾效應”的實驗為石墨烯發(fā)現(xiàn)和研究者榮獲2010年諾貝爾獎提供了關鍵性證據(jù)。

郝教授介紹說，世界上最具權威的國家級標準研究和參與制定機構主要有三家：NPL、美國國家標準和技術研究院(NIST)和德國聯(lián)邦物理技術研究院(PTB)，而在石墨烯計量和標準研究方面NPL是領頭羊。NPL致力于制定“一級標準”(即量子標準)，在國際標準機構中它擔當領導者和參與者雙重角色;在英國它在參與制定石墨烯國家標準的同時，還與英國國家石墨烯研究院(NGI)建立了戰(zhàn)略伙伴關系，通過將“一級標準”轉化為“二級標準”，指導NGI制定英國的石墨烯工業(yè)標準。目前，雙方正聯(lián)合制定英國的“石墨烯標準白皮書”。

NPL積極推進與中國石墨烯標準化合作

在石墨烯標準化體系建設方面，積極推進與中國的戰(zhàn)略合作，是郝玲教授領導的NPL國家石墨烯計量中心的另一工作重心。目前，NPL已分別與中國計量研究院、北京中關村豐臺科技園建立了戰(zhàn)略合作伙伴關系，其重點是加強與后者在石墨烯及二維材料特性標準檢測、計量方面的合作，現(xiàn)已建立了石墨烯電性能表征和熱性能表征等4個國際檢測標準實驗室。

在郝玲教授看來，標準和檢測對于石墨烯產業(yè)化極為重要。NPL把與北京中關村豐臺科技園的戰(zhàn)略合作當作一個“平臺和窗口”，借助于NPL的理念和先進檢測方法，通過設施建設、人員交流和培訓指導等具體合作方式，推動中國石墨烯工業(yè)標準化體系的建設。

中國是石墨烯資源大國，儲量占全球的70%左右。郝玲教授認為，中國民間對石墨烯投資熱情高漲;但從中英企業(yè)界的合作實踐來看，中國企業(yè)要真正走向國際化，就必須建立和遵循完善的石墨烯標準化體系，只有這樣才能保障企業(yè)出口的石墨烯原材料及產品的質量，真正吸引國際進口商，從而保障中國石墨烯產業(yè)的安全、有序和健康發(fā)展。

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