Графен и углеродные нанотрубки: что покупают под этими названиями

«Графен» на рынке — это не один материал, а семейство продуктов с разбросом свойств и цены в сотни раз. Терминология регламентирована ISO/TS 80004-13, но соблюдается далеко не всеми поставщиками. Понимание различий здесь — вопрос не academic interest, а того, что приедет по вашей заявке.

Однослойный графен (SLG) — один атомный слой углерода. Производится CVD-осаждением на подложке, площадью в квадратные сантиметры, цена — сотни долларов за образец. Применение: электроника, сенсоры, исследования. В промышленных количествах не существует.

Графеновые нанопластины (GNP, graphene nanoplatelets) — то, что чаще всего продаётся как «графен» в килограммах. Это пачки из 3–30 слоёв толщиной 5–20 нм и латеральным размером до нескольких микрон. По сути — тонкий графит. Применяется как проводящая и упрочняющая добавка в композиты, покрытия, полимеры. Именно с этим продуктом работают промышленные заказчики.

Оксид графена (GO) — окисленная форма, содержит кислородсодержащие группы, диспергируется в воде, но не проводит ток. Восстановленный оксид графена (rGO) — GO после восстановления: проводимость частично возвращается, дефектность остаётся высокой. GO и rGO дешевле GNP и подходят для задач, где нужна дисперсия и функционализация, а не максимальная проводимость.

Ключевые параметры GNP в спецификации: число слоёв (или толщина), латеральный размер, удельная поверхность (BET, м²/г), содержание углерода, содержание кислорода, зольность, метод производства. Продукт без указания числа слоёв и BET — это графитовый порошок с маркетинговым названием. Углерод CAS 7782-42-5 одинаков и у графена, и у сажи — CAS здесь ничего не идентифицирует.

Углеродные нанотрубки. MWCNT (многостенные) — рабочая промышленная позиция: диаметр 8–30 нм, длина от единиц до сотен микрон, цена в разы ниже однослойных. SWCNT (одностенные) — существенно дороже, применяются там, где нужна максимальная проводимость при минимальной концентрации: катодные и анодные суспензии литий-ионных ячеек.

Параметры CNT: диаметр, длина, соотношение сторон, чистота (содержание аморфного углерода и остаточного катализатора), удельная поверхность, метод. Остаточный металлический катализатор — критичный показатель для аккумуляторных применений: железо и никель в ppm вызывают саморазряд.

Мастербатчи. Сухие нанотрубки практически не диспергируются в полимере при обычной переработке — агломераты остаются, эффекта нет. Промышленное решение — CNT-мастербатч: предварительно диспергированный концентрат в носителе. Закупка сухого порошка без оборудования для диспергирования обычно приводит к нулевому результату и выводу «нанотрубки не работают».

Что делать при закупке. Требовать TDS с полным набором параметров, образец для входного контроля, метод анализа. Заявление «графен 99%» без числа слоёв, BET и латерального размера — не спецификация. Для ответственных задач — независимый анализ образца перед контрактом.