石墨烯薄膜的性能测试方法-编制说明

国家标准石墨薄膜的性能测试方法》
(征求意见稿)
编制说明
二〇二〇年六月
《石墨烯薄膜的性能测试方法》(征求意见稿)
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编制说明
一、工作简况
1.任务来源
目前,国内企业已经批量生产石墨烯薄膜基触摸屏等终端产品。随着石墨烯薄膜行业的快速发展,制定石墨烯薄膜性能(如透光性、导电性)测试标准对于指导和规范石墨烯薄膜行业的快速发展及其在光电等领域的应用具有极其重要的意义。中国国家标准化管理委员会下达2017年第一批国家标准制修订计划,由国家纳米科学中心负责起草《石墨烯薄膜的性能测试方法》标准,计划编号20170324-T-491。
扎把机2.产品介绍、行业状况、生产水平及应用情况
石墨烯是近年来最热的新材料之一,石墨烯具有高载流子迁移率以及光透过率,其作为透明导电膜材料在电子、光子及光电设备领域的应用范围十分广泛,极具发展前景。石墨烯薄膜具有轻、薄、柔及高透光率、高电子迁移率等性能特点,有望替代ITO成为新一代柔性导电材料。此外,石墨烯材料的化学性质较稳定,且环境友好无污染,在透明电极方面有良好的应用前景。石墨烯薄膜在纳电子器件、高灵敏传感器、触摸显示屏、太阳能电池、柔性发光二极管和智能车窗等领域都有巨大的市场需求。
3.工作过程
2017年接到标准起草任务后,国家纳米科学中心立即着手成立标准编制组,确定了标准的编制分工及制定项目计划表。
表  1 标准起草工作组人员名单
在标准编制过程中,编制人员进行了大量文献调研,包括GB/T 26074-2008 《锗单晶电阻率直流四探针测量方法》、GB/T 2410-1980《透明塑料透光率和雾度试验方法》、GB/T30544.13-2018《石墨烯
术语国家标准》、GB/T 31227-2014 《原子力显微镜测量溅射薄膜表面粗糙度的方法》、GB/T 3979-2008《物体的测量方法》等标准。经参考上述现有标准规定的性能指标和试验方法,并综合考虑石墨烯薄膜产品发展现状和实际检测过程,标准编制组确定了石墨烯薄膜性能需要检测的主要项目和相应试验方法,撰写出《石墨烯薄膜的性能测试方法》标准草案。
2019年6月,标准编制组进行了大量的验证试验和数据分析,确定了石墨烯薄膜应测试的性能项目和方法。2020年10月标准编制组再一次进行了讨论,对标准草案中的导电性、厚度、透光率、雾度、物体的测试方法做出了进一步修改与完善,形成征求意见稿。
二、编制原则和主要内容
1.编制原则
本标准严格遵照GB/T 1.1-2009《标准化工作导则第1部分标准的结构和
编写》的有关规定起草。
2.主要内容确立的依据
2.1检测项目的确立
海水防腐涂料石墨烯是一种典型的二维纳米材料,由于石墨烯具有高电子传输速率以及光透过率,石墨烯薄膜材料被广泛应用于透明导电膜的制备,在许多光电器件,如太阳能电池、触摸屏、智能窗、液晶显示等领域中备受关注。根据不同应用对于透明导电膜的性能要求不同,在使用前需要对石墨烯薄膜的导电性、厚度及透光性等基础性能进行测试,以选出符合应用所需的材料。其导电性会影响电子器件的电子传输效率,石墨烯薄膜厚度会影响整体器件表面涂覆层的厚度,并对加工性以及薄膜机械强度有着重要影响,而透光性和雾度、物体等性能参数是显示屏等器件具有良好清晰度的前提条件。综上,导电性、厚度、透光率、雾度、物体是保障石墨烯薄膜材料在光电器件中应用的最基础和重要的性能指标,因此,本标准确定的检测项目为上述五项。
2.2 试验方法的确立
2.2.1 导电性
测定石墨烯薄膜导电性是否符合相应产品技术条件的规定。四探针电阻仪是使用广泛、成熟度高且普遍接受的石墨烯薄膜导电性的测试方法。本标准采用四探针电阻仪测定石墨烯薄膜的导电性。
2.2.2 厚度
测定石墨烯薄膜厚度是否符合相应产品技术条件的规定。原子力显微镜法是使用广泛、成熟度高且普遍接受的石墨烯薄膜厚度的测试方法。本标准采用原子力显微镜法测定石墨烯薄膜的厚度。
2.2.3 透光性数码彩扩机
测试石墨烯薄膜在空气环境下紫外-可见-近红外范围内的透光性是否符合
相应产品技术条件的规定。分光光度计法是使用广泛、成熟度且准确的测试方法。本标准采用分光光度计法测试石墨烯薄膜的透光性。
2.2.4 雾度
测定石墨烯薄膜在空气环境下紫外-可见-近红外范围内的的雾度是否符合
相应产品技术条件的规定。雾度仪法是使用广泛、成熟度高的试验方法。本标准采用雾度仪法测定石墨烯薄膜的雾度。
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2.2.5 物体
测定石墨烯薄膜物体是否符合相应产品技术条件的规定。光电积分测仪是使用广泛、成熟度高且普遍接受的物体的测试方法。本标准采用光电积分测仪测定石墨烯薄膜的物体。
三、主要试验(或验证)情况分析
依据本标准提出的光学性能试验方法,标准编制组进行了大量的验证试验,部分结果如下:
1.方块电阻
2.厚度
3.透光率

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