英國國家物理學(xué)實驗室國家石墨烯計量中心首席科學(xué)家郝玲教授。本報記者鄭煥斌攝

本報駐英國記者鄭煥斌

標(biāo)準(zhǔn)是引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的靈魂，標(biāo)準(zhǔn)化水平的高低則反映了一個國家產(chǎn)業(yè)核心競爭力乃至綜合實力的強弱。英國國家物理學(xué)實驗室(NPL)國家石墨烯計量中心首席科學(xué)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(yīng)用到產(chǎn)業(yè)中必須經(jīng)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(biāo)準(zhǔn)，最后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對材料和產(chǎn)品進行質(zhì)量檢測。中國石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展目前正處于關(guān)鍵節(jié)點，只有建立和遵循完善的標(biāo)準(zhǔn)化體系，才能最終保證產(chǎn)品達到所設(shè)計的質(zhì)量，實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量控制，促進中國石墨烯產(chǎn)業(yè)安全、有序和健康地發(fā)展。

制定標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)研究先行

任何標(biāo)準(zhǔn)的制定都始于基礎(chǔ)研究，石墨烯標(biāo)準(zhǔn)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(guān)材料的基礎(chǔ)研究，公開發(fā)表研究成果并獲得學(xué)術(shù)界廣泛認可，之后才能提出石墨烯標(biāo)準(zhǔn)的“實踐建議書”，下一步才是提交“石墨烯標(biāo)準(zhǔn)草案”。國際石墨烯標(biāo)準(zhǔn)的制定，則需要國際標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)的制定至少歷時1至2年。

石墨烯標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)分級來看，可以分為國際級、國家級和工業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)。

國際標(biāo)準(zhǔn)制定“正在進行時”

兩大國際標(biāo)準(zhǔn)組織ISO和IEC，目前正在共同負責(zé)制定石墨烯國際標(biāo)準(zhǔn)。郝教授介紹說，ISO負責(zé)制定的兩個標(biāo)準(zhǔn)包括石墨烯術(shù)語的定義和檢測方法，其中石墨烯術(shù)語的定義是由NPL領(lǐng)導(dǎo);由納米技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)委員會(JW1)具體負責(zé)的另一個標(biāo)準(zhǔn)目前也正在討論之中。IEC則負責(zé)制定石墨烯的性能檢測方法，包括石墨烯結(jié)構(gòu)表征、電性能表征等6項標(biāo)準(zhǔn)。近期還將會有新的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)中，石墨烯的定義和術(shù)語最為重要，只有以此為基礎(chǔ)，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(yīng)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(yīng)用中更多的是非理想狀態(tài)。因此，國際標(biāo)準(zhǔn)中石墨烯術(shù)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(dǎo)下、由NPL具體領(lǐng)導(dǎo)的這項工作已經(jīng)持續(xù)了近3年，有望于今年公布。

NPL引領(lǐng)全球石墨烯標(biāo)準(zhǔn)研究

英國是石墨烯的“誕生國”，政府在石墨烯基礎(chǔ)研究和產(chǎn)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(xué)實驗室對石墨烯的性能表征和標(biāo)準(zhǔn)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(guān)“量子霍爾效應(yīng)”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(guān)鍵性證據(jù)。

郝教授介紹說，世界上最具權(quán)威的國家級標(biāo)準(zhǔn)研究和參與制定機構(gòu)主要有三家：NPL、美國國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究院(NIST)和德國聯(lián)邦物理技術(shù)研究院(PTB)，而在石墨烯計量和標(biāo)準(zhǔn)研究方面NPL是領(lǐng)頭羊。NPL致力于制定“一級標(biāo)準(zhǔn)”(即量子標(biāo)準(zhǔn))，在國際標(biāo)準(zhǔn)機構(gòu)中它擔(dān)當(dāng)領(lǐng)導(dǎo)者和參與者雙重角色;在英國它在參與制定石墨烯國家標(biāo)準(zhǔn)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(guān)系，通過將“一級標(biāo)準(zhǔn)”轉(zhuǎn)化為“二級標(biāo)準(zhǔn)”，指導(dǎo)NGI制定英國的石墨烯工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。目前，雙方正聯(lián)合制定英國的“石墨烯標(biāo)準(zhǔn)白皮書”。

NPL積極推進與中國石墨烯標(biāo)準(zhǔn)化合作

在石墨烯標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)方面，積極推進與中國的戰(zhàn)略合作，是郝玲教授領(lǐng)導(dǎo)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(guān)村豐臺科技園建立了戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，其重點是加強與后者在石墨烯及二維材料特性標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)實驗室。

在郝玲教授看來，標(biāo)準(zhǔn)和檢測對于石墨烯產(chǎn)業(yè)化極為重要。NPL把與北京中關(guān)村豐臺科技園的戰(zhàn)略合作當(dāng)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(shè)施建設(shè)、人員交流和培訓(xùn)指導(dǎo)等具體合作方式，推動中國石墨烯工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化體系的建設(shè)。

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(biāo)準(zhǔn)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(chǎn)品的質(zhì)量，真正吸引國際進口商，從而保障中國石墨烯產(chǎn)業(yè)的安全、有序和健康發(fā)展。