一、概述

当今世界已进入由标准规范制约市场的时代，标准是一个国家综合国力的组成部分，是一个企业创新能力和科技实力的具体体现，是全球市场竞争的重要高地。企业掌握了标准制定的话语权，也就掌握了市场竞争的主动权。

不同产业和行业制定的标准也是引领实体产业发展的关键因素，同时各个行业标准化水平的高低则反映了一个国家产业和产品的核心竞争力，乃至国家综合实力的强弱和长期竞争力的大小。开发新行业和新产品的标准甚至比研发新产品、申请新专利更加迫切和重要。当然，标准制定也是极难实现的，需要正确有力的政策引导，也需要精确的研发、规范的生产实践及长期经验的积累。

中国石墨烯产业的发展正遇到难得的历史机遇和重要转折点，中国在石墨烯基础研究和产业化等方面与世界保持着同步，甚至个别应用领域处在全球领先地位。我国应大力推动和扶持研究院所、业内企业建立完善的标准化体系，以保证石墨烯产品质量、提高对产业布局把控能力、提升中国制造的石墨烯在国际市场上的竞争力，积极推动中国石墨烯产业朝着健康、有序的方向发展。

二、石墨烯标准化背景

石墨烯是世界上第1种被人类制备出的二维材料，其强度比钢高出了许多倍，导电性比铜的好，并且质量轻、柔韧性好，比人的头发丝细了约100万倍。

石墨烯未来会提高人类的生活质量。其潜在的应用包括廉价的水净化系统，更环保、更高效的汽车和飞机，柔性的手机，甚至生物医学应用，如伤口愈合和癌症治疗。石墨烯商业化应用离不开标准的引导，石墨烯的商业化应用将通过回答2个关键问

题来加速推进：“商业供应的石墨烯有什么特点”以及“如何才能最好地发挥作用”。建立共同的工业指标，例如层数或薄片大小，对于以石墨烯为基础的技术的开发和应用是至关重要的，因此石墨烯产品的标准化进展就变得十分急迫了。

2012年国家工业和信息化部牵头发布了《新材料产业“十二五”发展规划》，首次明确提出支持石墨烯新材料发展，把我国石墨烯行业的发展提升到国家的高度。2015年，工业和信息化部、发展与改革委员会、科学技术部联合发布《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》中明确提出了将石墨烯打造为我国的新材料先导产业，我国将在2020年形成完善的石墨烯产业体系、实现石墨烯产业和产品标准化、产品系列化和多样化、生产成本低成本化等要求。2016年，石墨烯被列入《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》。在诸多利好政策下，我国各地的石墨烯相关产业园和企业不断涌现，石墨烯及相关领域正呈现产学研蓬勃发展的喜人局面，重大创新成果不断。

由于石墨烯材料优异的性质和广阔的市场前景，学术界和产业界对于石墨烯的热情一直有增无减，全球已有上百家公司参与制备或应用石墨烯，石墨烯正在形成一个巨大的产业。虽然石墨烯未来将在各个行业及领域迎来巨大的发展空间，研发及产业规模也初显端倪，但目前确实存在一些问题，尤其是石墨烯产业还处于产业发展的早期阶段。由于大多数国家对于石墨烯的基础理论研究、技术研发、产业化和下游应用尚处于初级阶段，在没有一个科学、合理和公认的标准体系保障情况下，导致目前石墨烯市场鱼龙混杂，出现了一些企业在对石墨烯的形态划分模糊不清、甚至对石墨烯的概念一知半解的情况下，将普通的石墨（粉）充当石墨烯，一些企业在原材料中添加石墨烯粉体，不做严格的检测和全面实验就宣称可以大幅度提高产品的性能，有些还以此在资本市场进行炒作，诸如“外延石墨烯”“石墨烯氧化物”和“少层石墨烯”这样的术语在整个行业之前被普遍使用，但是在这个新标准出版之前，对这些术语并没有普遍认同的定义。甚至在某些情况下，几百层厚石墨烯被错误地标记为“少层石墨烯”。这会导致正在开发新产品的公司不能充分了解市售石墨烯材料的性能，并选择最适合其应用的材料。标准的缺失是石墨烯产品商业化的关键壁垒，影响了人们对石墨烯供应商的信任。

部分国内外媒体由于对石墨烯技术方面了解的局限性，在一些报道中也有意无意的造成一些误导和不实信息传播，如将石墨烯的微观性能扩大为宏观性能，这种情况扰乱了行业的健康发展，有些报道已经给石墨烯行业带来了伤害。具体来说，石墨烯有极强的导电性、强度高以及导热性等一系列优越性能，但这是以理想的单层石墨烯为对象所得出的结论，是单原子厚度石墨烯的一个微观性能的描述，并且很多数据为理论计算数据。而从产业化的角度，在宏观应用上来说石墨烯的应用领域还需要做大量的研发试验工作，很多企业只重视低端产出，轻视对未来石墨烯产业核心技术的关注和投入。对于这些产业发展及国际市场的拓展过程中存在的问题，行之有效的解决之道是标准先行。制定石墨烯产品命名标准，在规范产品市场、引导行业健康发展上有着重要意义，既可以抨击现在市场上的

石墨烯产品命名乱的行业现象，又能对产品的命名指南基本内容进行介绍，同时对石墨烯的添加计量和用途进行了分类，对生产方石墨烯产品的公开产品信息也能进行说明。

三、国际石墨烯行业标准化进展

目前国际上在做石墨烯标准化工作的机构和组织可分成3个部分：第1个部分是国际化的标准化组织中的分支-纳米技术委员会：IEC/TC113(纳米技术委员会)、ISO/TC229(纳米技术委员会)和欧洲电工标准化委员会(CENELEC)；第2个部分是国外的石墨烯行业联盟或协会，例如，欧盟石墨烯旗舰计划的标准化委员会(GFSC)、美国的石墨烯协会的标准化小组、石墨烯下游经济体协会；第3个部分是国家内部的计量研究院所或国家级的标准化专业机构，其中较为著名的有：美国材料科学与工程协会(ASTM)、英国的国家物理实验室(NPL)、美国国家标准化研究所(NIST，National Institute of Standards and Technology)、IEC的美国标准委员会(USNC/IEC)、瑞典的国家标准研究院(SIS)和德国的国家计量研究院(PTB)等。上述这些组织和机构在石墨烯相关标准制定研究中，侧重点不同，都在从事部分的石墨烯标准化工作。

目前，在世界范围内，石墨烯产品的标准化工作和布局都还处于初级发展阶段，ISO/TC229和IEC/TC113在石墨烯标准化领域做出了不少努力和贡献。

欧盟、美国、日韩等国家和地区针对石墨烯新材料的技术和商业化应用发展快的特点，主要提出了空白详细规范（Blank Detail Specification）和关键控制特性（Key Control Characteristics）2个概念，并形成了IEC62565、IEC62607两个系列的石墨烯标准。截至目前，ISO/TC229和IEC/TC113共有25项石墨烯标准提案正在研制，已经发布的标准有2项（具体见表1所示）。

由NIST主导的标准IEC/TS62607-6-4于2016年9月以技术规范（Technical Specification）的形式发表，该标准项目提出用谐振腔法测量石墨烯材料的电导率，成为全球出台的第一个石墨烯相关国际标准。

2017年9月，由NPL主导制定的标准ISO/TS80004-13发布，该标准主要描述了许多不同类型的石墨烯产品并定义了相关2D材料的术语，为石墨烯的测试和产品检测提供标准和依据。该标准将为石墨烯行业提供一致的产品标准，并加速以石墨烯为代表的二维材料的商业开发，这将为与石墨烯相关的生产厂家、下游用户、非政府组织、石墨烯相关产业联盟和高校等研发机构提供清晰的产品依据，帮助开发石墨烯的新应用，降低生产制造成本，并推动开发用于下一代计算机高速芯片、电池材料、服装智能传感器等工业应用的产业规模的石墨烯材料。在全球石墨烯相关的国际标准中，以欧盟石墨烯旗舰计划和韩国提出的标准项目最多，我国共提出了5项石墨烯相关的提案。

由于认识到石墨烯行业的明确需求，NPL作为英国标准协会(BSI)英国纳米技术标准化委员会(NTI/1)的一部分，于2013年启动了石墨烯ISO标准的制定。经过严格的开发过程，涉及不同国家的技术专家37人，其中包含了关于2D材料、材料生产、材料特性和材料属性类型的99个术语和定义，而所有这些都可以在ISO在线浏览平台中免费获得。

NPL的Poll Pollard博士与Charles Clifford博士共同领导了该标准的发展，他们表示：“石墨烯生产者和最终用户多年来一直担心，不一致的定义、术语意味着这些材料的商业化进展缓慢，难以确定石墨烯和石墨产品之间的差异。这个标准解决了这个障碍，是石墨烯这个新兴行业向标准化迈出的第一步。”

作为NPL良好实践指南系列的一部分，曼彻斯特大学与NPL合作制作了一本指南，旨在解决如何测量石墨烯特性的模糊性。该指南的标题为“石墨烯结构的表征”，它向石墨烯的生产者和用户提供了一个可靠地测量石墨烯结构性质的理解性知识。材料标准化对行业的应用至关重要。石墨烯的早期采用者很多，但若没有标准化，就很难确保石墨烯样品的质量和性能。该指南试图解决这一差距，并汇集了这一领域公认的测量技术。另外，它还描述了验证材料特性所需的高精度，并使得将来开发其他更快的质量控制技术成为了可能。它也为今后的实验室间对比以及国际标准奠定了基础，有利于加快石墨烯技术的发展，提高石墨烯生产的可靠性和可重复性。指南的主要起草者、NPL高级研究科学家AndrewPollard博士表示：“虽然有许多方法可以测量不同类型的商用石墨烯的性质，但是工业界需要一套标准化的测量方法。这将使公司能够可靠地比较不同材料关键特性，以此选择最适合其需求的材料类型，并进行基于石墨烯的创新型新技术的开发。本指南是该过程的第一步，并且作为目前正在开发的国际测量标准的基础，它将提供在此期间可以使用的测量协议。”

曼彻斯特大学石墨烯业务总监詹姆斯·贝克（James Baker）表示：“国家石墨烯研究院（NGI）和NPL团队创作了这一良好的实践指南，使新兴的石墨烯行业能够对商业应用中的石墨烯进行准确、可重现和可比较的测量。该指南通过为用户提供一致的方法来进行石墨烯结构表征，同时开发国际测量标准，将消除重要的商业化障碍。”

四、国内石墨标准化进展

目前，我国石墨烯产品的相关产业化和下游应用在全国范围内开展，石墨烯产品的多样性和下游应用产品的开发处于世界领先地位。石墨烯的蓬勃发展推动了其他制造业的转型和升级。有行业专家预测：到2020年石墨烯将撬动万亿规模的工业产业链。但与此同时，石墨烯行业仍然存在着很多问题：专家呼吁要加强石墨烯在战略性高新技术领域和产业的布局，如能源、海洋、信息、光电、医药和生物等相关领域。另外，据国内之前媒体报道，石墨烯相关的国家标准已制定完毕，正在报批程序中，这将加速我国石墨烯行业的健康发展。国内的石墨烯标准制定主体以联盟、高校、标准化委员会、地方标准化机构为主，呈现百花齐放的状态。目前《石墨烯材料的术语、定义及代号》的国家标准已经处于立项状态。该标准包括石墨烯的名词术语、石墨烯产品分类、石墨烯产品的各项指标的工业化检测等4项内容,目前标准已制定完毕,初稿讨论已经完成，预计可能会在2018年内公布。

目前我国要进行首批立项的石墨烯国家标准有以下6项：

①“石墨烯材料的名词术语与定义”。主要起草单位为中国科学院金属研究所、东南大学、中国科学院半导体研究所、泰州巨纳新能源有限公司等；参与起草单位为中国科学院山西煤炭化学研究所和伟星集团有限公司。

③“石墨烯层数测定扫描探针显微镜法”。主要起草单位为江南石墨烯研究院主导，清华大学、中国计量科学研究院、常州市标准计量技术情报研究所等参与制定完成；目前已经获国标委立项。

③“光学法测定石墨烯层数”。起草单位为泰州巨纳新能源有限公司、东南大学等企业和研究机构。

④“拉曼光谱法表征石墨烯层数”。该标准的主要起草单位为深圳市贝特瑞纳米科技有限公司、中科院物理所、中国计量科学研究院、中国科学院半导体研究所、冶金工业信息标准研究院、国家纳米科学中心、中国科学院宁波材料技术与工程研究所等研究机构和企业。

⑤“QLM03CGS001-2014化学滴定法定量分析石墨烯表面含氧官能团含量”，主要的起草单位为中国科学院煤化所、山西晋能集团有限公司、海门容汇通用锂业有限公司等公司和研究所。

⑥“Q/LM03CGS002-2014透射电子显微学方法判定石墨烯层数”，主要起草单位为东南大学、国外的FEI Company等。

由广西大学可再生能源材料协同创新中心起草的石墨烯系列地方标准已于2017年发布：共包括5项标准：《石墨烯三维构造粉体材料生产技术》、《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生产用聚合物》、《石墨烯三维构造粉体材料名词术语和定义》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》。上述5项标准是率先发布的石墨烯系列地方标准，标准首次明确了石墨烯三维结构粉体材料的名词术语，并规范了石墨烯三维结构粉体材料的原料来源、工艺技术、生产设备及检测方法等，为地方石墨烯发展提供了指导意义。

五、石墨烯标准化未来的发展和展望

推行国际标准是当前世界经济发展的重要组成部分，与知识产权一样都是经济发展所必须高度重视和积极参与的关键环节，是大势所趋。随着我国经济实力的不断增强，以及国家“一带一路”倡议的部署和实施，将来的国际贸易和市场国际化竞争将日趋激烈，全球化的贸易竞争无论是从产业设计制造还是生产协作、技术转让、资本融通、信息交流和服务等等众多方面都离不开标准的执行，这使得国际标准成为当今世界各国在上述领域中占据竞争领先地位的决胜筹码。

石墨烯作为目前最前沿的新材料产业，行业正处于基础研究与产业化的关键发展阶段。目前石墨烯行业的主要任务是发明石墨烯新的绿色合成制备技术、与石墨烯相关下游产业新产品的研发、推广和应用。在此过程中，石墨烯相关产品研发和生产迫切需要与石墨烯相关的国家、地方标准研制同步进行，以石墨烯标准来规范和加速我国石墨烯科技成果的产业化落地，这已成为石墨烯产业界和学术界的高度共识和一致意见，因此石墨烯的标准化变得尤其重要。

我国国家质检总局党组成员、国家标准委主任田世宏在出席石墨烯标准化推进工作组成立大会时讲到：“要抓紧对石墨烯系列产品和产业标准体系进行顶层设计和规划，以及石墨烯标准路线图的制定。同时与世界同步，加快行业急需的石墨烯标准的研制，同时鼓励石墨烯相关企业自主制定相关的企业标准；与世界其他国家保持联系和交流，要切实做好石墨烯标准的国际化工作和合作，积极推动石墨烯标准化工作组成立落地实施，积极参与国际石墨烯标准制定，甚至是主导石墨烯的一些标准，加快培养一批我国自己的国际标准化专家；要做好石墨烯国家标准的宣讲和推广实施工作，大力推进石墨烯材料的示范应用项目，为规范石墨烯行业健康和长久发展打下基础。”

随着石墨烯材料企业标准的确立，将有助于相关企业更好的组织生产和产品质量管控，为下游石墨烯应用伙伴提供高质量、高稳定性的石墨烯材料，提升公司石墨烯产业整体竞争实力，助推石墨烯行业规范化发展。（DOI：10.19599/j.issn.1008-892x.2018.04.008）