GB/T30544.14—XXXX

引??言

碳材料是目前材料科學最為活躍的研究領域之一。碳具有sp3、sp2和sp三種雜化態(tài)，通過不同雜化

態(tài)可以形成多種碳的同素異形體，例如通過sp3雜化可以形成金剛石（diamond），通過sp2雜化可以形

成碳納米管（carbonnanotube）、富勒烯（fullerene）和石墨烯（graphene）等，通過sp和sp2雜化可以

形成石墨炔（graphdiyne），如圖1所示。

石墨炔是一種新的碳的同素異形體，自2010年被首次成功合成以來，吸引了全世界來自化學、物

理、材料、生物、電子和半導體等領域的科學家對其進行研究。通過摻雜、取代、復合等方法，可以對

石墨炔的結構和性質進行進一步的調控，從而實現(xiàn)更廣泛的應用。石墨炔豐富的碳化學鍵、特殊的電子

結構、獨特的納米級孔隙、二維層狀共軛骨架結構及半導體性質等特性，使其在能源、電化學、催化、

光學、電子學、生物和信息等諸多領域應用優(yōu)勢顯著。圖2提供了石墨炔及相關材料的框架。

目前石墨炔的基礎和應用研究已取得了諸多重要成果，與石墨炔有關的出版物、專利、產品等的數(shù)

量迅速增加，已經成了碳材料的一個重要的研究領域。為了促進石墨炔的研究、開發(fā)、應用及交流，需

要一致的術語和命名。

圖1碳的同素異形體

III

GB/T30544.14—XXXX

圖2石墨炔及相關材料框架

IV

GB/T30544.14—XXXX

納米科技術語第14部分：石墨炔

1范圍

本文件界定了石墨炔相關的術語、定義與命名規(guī)定和方法。

本文件旨在促進與石墨炔相關的產業(yè)界、政府組織、社會人士及相關各方在研究、產業(yè)化過程中的

相關交流。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T30544.4納米科技術語第4部分：納米結構材料

GB/T30544.13納米科技術語第13部分：石墨烯及相關二維材料

3術語和定義

GB/T30544.13界定的以及下列術語和定義適用于本文件。

3.1石墨炔相關通用術語

3.1.1石墨炔

石墨炔graphydiyne；GDY

石墨二炔

含有sp和sp2兩種雜化形式的碳原子，由雙炔鍵將相鄰的苯環(huán)連接而形成的平面網絡結構的碳同

素異形體，結構見圖1。

圖1石墨炔的結構

3.1.2石墨炔衍生物

3.1.2.1

石墨炔衍生物graphdiynederivative

保留了石墨炔的基本骨架，通過取代（3.3.4）、摻雜（3.3.5）或者炔鍵反應所獲得的新化合物。

1

GB/T30544.14—XXXX

3.1.2.2

石墨單炔graphyne；GY

γ-石墨單炔γ-graphyne;γ-GY

石墨炔的雙炔鍵被單炔鍵取代所獲得的衍生物，結構見圖2。

圖2石墨單炔/γ-石墨單炔的結構

3.1.2.3

石墨三炔graphtriyne；GTY

石墨炔的雙炔鍵被三炔鍵取代所獲得的衍生物，結構見圖3。

圖3石墨三炔的結構

3.1.2.4

硼摻雜石墨炔boron-dopedgraphdiyne

石墨炔中的部分碳原子被硼原子取代所得到的衍生物。

3.1.2.5

磷摻雜石墨炔phosphorus-dopedgraphdiyne

石墨炔中的部分碳原子被磷原子取代所得到的衍生物。

3.1.2.6

硫摻雜石墨炔sulfur-dopedgraphdiyne

石墨炔中的部分碳原子被硫原子取代所得到的衍生物。

3.1.2.7

鹵素摻雜石墨炔halogen-dopedgraphdiyne

石墨炔中的部分碳原子被鹵素原子取代所得到的衍生物。

2

GB/T30544.14—XXXX

3.1.2.7

稠環(huán)取代石墨炔

石墨炔中的苯環(huán)被稠環(huán)取代所得到的衍生物。

3.1.2.8

芳環(huán)取代石墨炔

石墨炔中的苯環(huán)被芳環(huán)取代所得到的衍生物。

3.1.2.9

芳雜環(huán)取代石墨炔

石墨炔中的苯環(huán)被芳雜環(huán)取代所得到的衍生物。

3.1.2.10

氧化石墨炔graphdiyneoxide

對石墨炔進行氧化后所得到的衍生物。

3.1.2.11

氫化石墨炔hydrogenatedgraphdiyne

對石墨炔進行加氫反應后所得到的衍生物。

3.1.2.12

鹵素化石墨炔halogenatedgraphdiyne

對石墨炔進行鹵素加成反應后所得到的衍生物。

3.1.3石墨炔基材料

3.1.3.1

石墨炔基材料graphdiyne-basedmaterials

含有石墨炔或石墨炔衍生物的材料。

3.1.3.2

石墨炔基金屬復合材料

由石墨炔或石墨炔衍生物與金屬原子、金屬量子點、金屬團簇和金屬納米顆粒構成的復合材料。

3.1.3.3

石墨炔基有機化合物復合材料

由石墨炔或石墨炔衍生物與有機化合物構成的復合材料。

3.1.3.4

石墨炔基無機化合物復合材料

由石墨炔或石墨炔衍生物與無機化合物構成的復合材料。

3.2石墨炔制備方法相關術語

3.2.1

界面反應interfacialreaction

根據(jù)兩相之間接觸表面的特性及表面上各種化學物質的種類、含量、存在狀態(tài)及性質，且在一定的

條件下發(fā)生的化學反應。

注：根據(jù)兩相的不同，界面反應分為液-液相界面反應、液-固相界面反應、氣-固相界面反應、氣-液相界面反應和

固-固相界面反應5種類型。

3.2.2

表面在位化學反應on-surfacein-situchemicalreaction

表面共價反應on-surfacecovalentreaction

表面在位合成on-surfacein-situsynthesis

3

GB/T30544.14—XXXX

在氣-固相界面上單體分子之間發(fā)生反應形成新的共價鍵，“自下而上”地合成材料的反應。

注：該反應最初是在超高真空條件下進行的，現(xiàn)已擴展至低真空或大氣條件，表面的選用也從金屬單晶擴展到硅、

石墨、石墨烯、藍寶石及氧化物等各類物質。

3.2.3

化學氣相沉積chemicalvapordeposition;CVD

通常先加熱，利用氣態(tài)前驅體或混合物前驅體的化學反應實現(xiàn)固體材料在襯底上的沉積。

[GB/T30544.13,3.1.1］

注：該方法為一種氣-固相界面反應。

3.2.4

液相范德華外延生長法solutionphaseVanderWaalsepitaxy

以沒有懸掛鍵的層狀材料為襯底，襯底上的反應溶液發(fā)生化學反應后，在襯底上外延生長薄膜材

料的方法，薄膜材料和襯底通過范德華力結合在一起。

3.2.5

銅表面介導合成Cu-surface-mediatedsynthesis

利用銅基底表面上發(fā)生的有序的炔炔偶聯(lián)反應（3.2.6）合成石墨炔的方法，銅基底包括銅線、銅

膜、銅網、泡沫銅等所有形態(tài)的銅。

3.2.6

炔偶聯(lián)反應acetylene-couplingreaction

炔炔偶聯(lián)反應

以炔類化合物為原料，在一定的反應條件下經有機金屬催化劑催化形成炔鍵的偶聯(lián)反應，用于二炔

類化合物的合成，常用的有Glaser偶聯(lián)反應、Hay偶聯(lián)反應，Glaser-Hay偶聯(lián)反應、Eglinton反應等。

3.2.7

銅信封合成法“Cuenvelope”synthesismethod

將包裹著目標基底的銅膜信封置于反應溶液中，從而在目標基底上發(fā)生炔炔偶聯(lián)反應（3.2.6）合

成石墨炔的方法。

3.2.8

爆炸合成法explosionmethod

通過在氮氣、氬氣或空氣等不同氣氛條件下對六乙炔基苯進行加熱，發(fā)生偶聯(lián)反應，從而獲得石墨

炔粉末的合成方法。

3.2.9

全合成法totalsynthesis

從結構較為簡單的可購得的原料經過多步反應得到具有復雜結構的目標分子的合成方法。

3.2.10

溶液相聚合反應solutionpolymerization

溶液聚合反應

單體和催化劑溶解在溶劑中進行的聚合反應。

3.2.11

機械剝離solutionexfoliation

通過機械方法，從材料體中分離出獨立/分立的二維材料層。

注：有很多不同實現(xiàn)方法。一個方法是通過剝離，亦稱為膠帶剝離法、機械剝離法、微機械剝離法；另一個方法

是通過干燥介質球研磨。

[GB/T30544.13，3.2.1.3］

3.2.12

4

GB/T30544.14—XXXX

液相剝離liquid-phaseexfoliation

在溶劑中通過流體剪切力從體層狀材料中剝離出二維材料。

注1：溶劑可為水性、有機或離子液體。

注2：表面活性劑可用于水性分散液中，以實現(xiàn)或促進剝離，并提高分散液的穩(wěn)定性。

[GB/T30544.13，3.2.1.4］

3.2.13

自上而下法top-downmethod

通過物理或化學的手段利用大尺寸的二維材料獲得單層或少層二維材料的制備方法。

注：機械剝離（3.2.11）、液相剝離（3.2.12）屬于自頂而下法。

3.2.14

自下而上法bottom-upmethod

利用不同的反應源及反應條件，以沉積的方式在基底上制備二維材料的方法。

過物理或化學的手段利用大尺寸的二維材料獲得單層或少層二維材料的制備方法。

注：化學氣相沉積（3.2.3）屬于自下而上法。

3.3石墨炔特征相關術語

3.3.1

本征孔洞intrinsicpore

石墨炔結構中自帶的孔洞。

3.3.2

孔洞修飾poremodification

通過取代石墨炔的部分炔鍵，在石墨炔或石墨炔衍生物的本征孔洞內引入雜原子或功能基團。

3.3.3

孔洞自擴張poreself-expansion

在外部條件誘導下，石墨炔或石墨炔衍生物的本征孔洞發(fā)生擴展的響應性變化。

3.3.4

取代substitution

石墨炔中某一原子或基團被另一原子或基團替換。

3.3.5

摻雜doping

為改變宿主材料特性，將一定量的不同材料添加到宿主材料之中。

[GB/T30544.13，3.4.2.3］

3.3.6

空穴摻雜holedoping

通過摻雜（3.3.5）提高半導體材料中空穴載流子的濃度。

3.3.7

電子摻雜electrondoping

通過摻雜（3.3.5）提高半導體材料中電子載流子的濃度。

3.3.8

霍爾效應Halleffect

當固體導體或半導體放置在一個磁場內，且有電流通過時，導體或半導體內的電荷載子受到洛倫茲

力而偏向一邊，繼而產生電壓（霍爾電壓）的現(xiàn)象。

3.3.9

5

GB/T30544.14—XXXX

霍爾系數(shù)Hallcoefficient

在霍爾效應定量關系式（1）中，比例系數(shù)RH稱為霍爾系數(shù)。

……………………（1）

式中

——所產的橫向電場強度

——電流密度

——磁場強度

3.3.10

狄拉克錐Diraccone

一種獨特的能帶結構，其能帶在分離填充和未填充電子的費米能級處呈上下對頂?shù)膱A錐形，這種能

帶結構滿足描述相對論粒子能量-動量關系的狄拉克方程。

3.3.11

電子遷移率electronmobility

在外電場作用下，電子在材料中遷移的平均速度與電場強度的比值。

3.3.12

空穴遷移率holemobility

在外電場作用下，空穴在材料中遷移的平均速度與電場強度的比值。

3.3.13

載流子carrier

帶有電荷的自由粒子。例如自由電子、粒子等。半導體中的空穴也常作為載流子。

3.3.14

載流子遷移率carriermobility

載流子在單位電場下的平均遷移速度。即載流子在電場作用下運動速度快慢的量度。

注：載流子電荷、濃度和遷移率決定了材料的電導率。

3.3.15

納米纖維nanofibre

兩個維度外部尺寸相近且處于納米尺度（1-100nm），第三個維度的尺寸特別大的納米物體。

注：最大的尺寸可不在納米尺度（1-100nm）。

[GB/T30544.4，2.5］

3.3.16

納米線nanowire

為導體或半導體的納米纖維（3.3.10）。

3.3.17

納米片nanoplate

一個維度外部尺寸在納米尺度（1-100nm），其他兩個維度外部尺寸明顯大于最小尺寸的納米物體。

注：較大外部尺寸不必在納米尺度（1-100nm）。

[GB/T30544.4，2.6］

3.3.18

納米墻nanowall

6

GB/T30544.14—XXXX

生長在一定基底上的納米片（3.3.12）。

3.3.19

納米帶nanoribbon

較大尺寸的兩個維度的尺寸差異顯著的納米片（3.3.11）。

注：第三個維度的尺寸可不在納米尺度（1-100nm）。

3.3.20

納米管nanotube

中空的納米纖維（3.3.10）。

4命名的規(guī)定和方法

4.1概述

碳取代的石墨炔衍生物結構多種多樣，根據(jù)其結構的特點，分為三類：第一類是由碳碳三鍵即炔鍵

連接苯環(huán)而成，第二類是結構中除苯環(huán)和三鍵之外，還包含部分碳碳雙鍵；第三類是結構中不包含苯環(huán)。

4.2習慣命名法

4.2.1采用希臘字母-石墨炔的方式命名，常見的名稱包括：

a)α-石墨單炔α-graphyne;α-GY

b)β-石墨單炔β-graphyne;β-GY

c)γ-石墨單炔γ-graphyne;γ-GY

d)δ-石墨單炔δ-graphyne；δ-GY

e)β-石墨炔β-graphdiyne；β-GDY

以上名稱對應的結構見圖4。

4.2.2根據(jù)相鄰苯環(huán)之間的炔鍵數(shù)量N命名為石墨N炔。常見的名稱包括：

a)石墨單炔graphyne;GY

b)石墨三炔graphyne-3

以上兩種名稱對應的結構分別見圖2、圖3。

4.3系統(tǒng)命名法

采用α,β,γ-石墨炔的方式命名，其中α為石墨炔衍生物分子結構中最小的環(huán)（α環(huán)）上的碳原

子數(shù)，β為與α環(huán)相鄰的以C(sp2)C(sp)C(sp)C(sp2)連接的最小的環(huán)（β環(huán)）上的碳原子數(shù)，γ為與β

環(huán)相鄰的以C(sp2)C(sp)C(sp)C(sp2)相連的第三個環(huán)（γ環(huán)）上的碳原子數(shù)。常見的名稱包括：

a)6,6,12-石墨單炔6,6,12-graphyne

b)12,12,12-石墨單炔12,12,12-graphyne

以上名稱對應的結構見圖4。

7

GB/T30544.14—XXXX

aabbcc

ef

ddef

圖4部分石墨炔衍生物的結構

(a)α-石墨單炔;(b)β-石墨單炔，12,12,12-石墨單炔;(c)石墨單炔/γ-石墨單炔;(d)δ-石墨單炔；

(e)β-石墨炔;(f)6,6,12-石墨單炔

5縮略語

GDYgraphdiyne石墨炔

GYgraphyne石墨單炔

GTYgraphtriyne石墨三炔

CVDchemicalvapordeposition化學氣相沉積

α-GYα-graphyneα-石墨單炔

β-GYβ-graphyneβ-石墨單炔

γ-GYγ-graphyneγ-石墨單炔

δ-GYδ-graphyneδ-石墨單炔

β-GDYβ-graphdiyneβ-石墨炔

8

GB/T30544.14—XXXX

參?考?文?獻

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Electronics.[M].Wiley,2021.

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[4]全國科學技術名詞審定委員會,化學名詞（第二版）[M].北京，科學出版社，2016.

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andApplicationResearch[J].ACSNano2023,17(15):14309-14346.

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SocietyReviews,2022,51,2681-2709.

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synthesis,functionalization,andapplications.AdvancedMaterials,2019;31:1803101

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ChemicalSocietyReviews,2019,48:908-936.

[13]ZuoZ,LiY,Emergingelectrochemicalenergyapplicationsofgraphdiyne[J].Joule

2019,3(4):899-903.

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metal-freecatalysts[J].AdvancedMaterials2019,31(13):1803762.

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YuliangLi,Graphdiyne‐BasedMaterials:PreparationandApplicationfor

ElectrochemicalEnergyStorage,AdvancedMaterials,2019;42:1803202.

9

《納米科技術語第14部分：石墨炔》國家標準編制說明

(征求意見稿)

一、工作簡況

1、任務來源

本項目是依據(jù)國家標準化管理委員會國標委綜合[201X]XX號文“關于下達

201X年第X批……的通知”下達的項目計劃，項目編號為20230041-T-491，項

目名稱為“納米科技術語第14部分：石墨炔”。本項目是制定項目。主要起草

單位:中國科學院化學研究所、北京市科學技術研究院分析測試研究所（北京市

理化分析測試中心）、冶金工業(yè)信息標準研究院，計劃完成時間為2024年。

2、主要工作過程

起草階段:計劃下達后，2023年3月23日全國納標委納米材料分委員會組織

各起草單位成立了起草工作組，由中國科學院化學研究所為組長單位，負責主

要起草工作。工作組對國內外石墨炔及相關材料的技術現(xiàn)狀與發(fā)展情況進行全

面調研，同時廣泛搜集相關標準和國內外技術資料，進行了大量的研究分析、

資料查證工作，結合實際應用經驗，進行全面總結和歸納，在此基礎上編制出

《納米科技術語第14部分：石墨炔》標準草案初稿。經工作組及有關專家研

討后，對標準草案初稿進行了認真的修改，于2024年4月形成了標準征求意見

稿及其編制說明等相關附件，報全國納標委納米材料分委員會秘書處。

征求意見階段:2024年4月XX日，由全國納標委納米材料分委員會秘書處將

標準征求意見稿和編制說明發(fā)送到納米材料分委員會委員及有代表性的標準相

關方廣泛征求意見，同時在《鋼鐵標準網》網站上公開征求社會意見。截止

XXXX年XX月XX日，共發(fā)函XX個單位，收到XX個單位回函，其中XX個單位

提出了XX條意見或建議(見《意見匯總處理表》)。

審查階段:通過對這些反饋意見進行分類、歸納、整理和分析，工作組采納

XX條，不采納XX條，并進而對標準征求意見稿進行了補充、修改，于XXXX年

XX月完成了標準送審稿，提交全國納標委納米材料分委員會秘書處。全國納標

委納米材料分委員會于XXXX年XX月XX日一XX日在XX省XX市召開了《XXXX》

標準審查會，到會XX分委員會委員XX名和專家XX名，對該標準進行了審查，

獲得一致通過，并認為該標準水平達到XX水平。

報批階段:工作組按照會議審查意見對標準送審稿作了進一步的修改、整理

和完善，在XXXX年XX月形成了標準報批稿、編制說明及其他相關文件，報全

國納標委納米材料分委員會秘書處。XXXX年XX月XX日在《國家標準制修訂工

作管理信息系統(tǒng)》上投票。截止XXXX年XX月XX日已獲得XX名委員同意（必

須達到3/4以上），審查通過，并上報全國納標委秘書處。

3、主要參加單位和工作組成員及其所做的工作

本標準由XXXXX、XXXXX、XXXXX、……共同起草。

主要成員:XXXX、XXXX、XXXX、XXXX、……。

所做的工作:XXXX任工作組組長，主持全面協(xié)調工作，負責對各階段標準

的審核;XXXX為本標準主要執(zhí)筆人，負責本標準的具體起草與編制;XXXX、XXXX、

XXXX負責國內外相關技術文獻和資料的收集、分析及資料查證，對產品生產工

藝、性能和使用經驗進行總結和歸納;XXXX負責對國內外產品和技術的現(xiàn)狀與

發(fā)展情況進行全面調研，XXXX負責對各方面的意見及建議進行歸納、整理

二、標準編制原則

本標準在制定過程中，遵循“面向市場、服務產業(yè)、自主制定、適時推出、

及時修訂、不斷完善”的原則，注重標準制定與技術創(chuàng)新、試驗驗證、產業(yè)推

進、應用推廣相結合，本著先進性、科學性、合理性和可操作性以及標準的目

標、統(tǒng)一性、協(xié)調性、適用性、一致性和規(guī)范性的原則來進行本標準的制定工

作。

本標準在起草過程中主要按GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：

標準化文件的結構和起草規(guī)則》的要求編寫。

在確定本標準主要技術內容時，堅持基礎性術語標準的定位，科學審慎的

制定關鍵核心定義，充分體現(xiàn)了標準在技術上的先進性和合理性。

三、主要內容說明

1、標準主要內容

本標準為術語推薦性標準，目的是為了規(guī)范石墨炔生產、應用、檢驗、流

通、科研等領域中的常用術語、定義和命名方法，確保表述統(tǒng)一。

主要技術內容：

（1）引言

石墨炔具有豐富的碳化學鍵、特殊的電子結構、獨特的納米級孔隙、二維

層狀共軛骨架結構，通過摻雜、取代、復合等方法，能夠獲得結構多樣、數(shù)量

眾多的石墨炔相關材料。本標準覆蓋石墨炔及相關材料的三個類別：石墨炔、

石墨炔衍生物、石墨炔基材料，在引言中提供了石墨炔及相關材料的框架圖作

為整體概覽，并清晰地展示各類別材料之間的相互關系。

（2）正文內容

在石墨炔相關術語中，對石墨炔及相關材料框架圖中所涉及的術語的基本

概念進行了定義，包括核心術語石墨炔，以及石墨炔衍生物、石墨單炔、石墨

三炔、各類摻雜石墨炔、各類取代石墨炔、通過炔鍵反應所得到的衍生物、石

墨炔基材料等術語。

在石墨炔制備方法相關術語中，對文獻報道較多、較成熟的制備方法的基

本概念進行了定義，包括界面反應、表面在位化學反應、化學氣相沉積、液相

范德華外延生長法、銅表面介導合成、炔炔偶聯(lián)反應、銅信封合成法、爆炸合

成法、全合成法、溶液相聚合反應、機械剝離、液相剝離、自上而下法、自下

而上法等。

在石墨炔特征相關術語中，對石墨炔特征相關術語本征孔道、取代、摻雜、

霍爾效應、霍爾系數(shù)、狄拉克錐、電子遷移率、空穴遷移率、載流子遷移率、

納米墻、納米管等基本概念進行了定義。

在命名的規(guī)定與方法中，給出了兩種石墨炔衍生物的命名規(guī)定和方法，以

及實例。

五、標準中涉及專利的情況

本標準不涉及專利問題。

六、預期達到的社會效益、對產業(yè)發(fā)展的作用等情況

石墨炔作為具有中國自主知識產權的新材料，其基礎和應用研究已取得了

諸多重要成果，和石墨炔有關的出版物、專利、產品等的數(shù)量迅速增加，形成

了一個重要的研究和應用領域。我國在石墨炔的制備和應用方面處于全球領先

地位，擁有完全的自主知識產權。本標準是石墨炔生產、應用、檢驗、流通、

科研等領域的重要技術基礎，通過本標準的制定和實施，將有力的促進產業(yè)有

序、高效、高質量發(fā)展。

七、與國際、國外對比情況

本標準沒有采用國際標準。

本標準制定過程中未查到同類國際、國外標準。

本標準水平為國際先進水平。

八、在標準體系中的位置，與現(xiàn)行相關法律、法規(guī)、規(guī)章及標準，特別是

強制性標準的協(xié)調性

本標準屬于”納米材料（200）”標準體系中“基礎（201）”大類，“名詞術

語分類（201.1）”小類。

本標準與現(xiàn)行相關法律、法規(guī)、規(guī)章及相關標準協(xié)調一致。

九、重大分歧意見的處理經過和依據(jù)

十、標準性質的建議說明

建議本標準的性質為推薦性國家標準。

十一、貫徹標準的要求和措施建議

建議本標準批準發(fā)布6個月后實施。

十二、廢止或代替現(xiàn)行相關標準的建議

無

十三、其他應予說明的事項

無

《納米科技術語第14部分：石墨炔》國家標準編制工作組

2024年4月16日

ICS71.040

CCSA43

中華人民共和國國家標準

GB/T30544.14—XXXX

納米科技術語第14部分：石墨炔

Nanotechnologies-Vocabulary-Part14:Graphdiyne