Toen ze werden ontdekt, werd voorspeld dat nanomaterialen op basis van koolstof, zoals grafeen en koolstofnanobuisjes, een schitterende toekomst zouden hebben. Maar kwaliteitsproblemen remmen de ontwikkeling van nieuwe producten. Het probleem is dat het moeilijk is om de kristalstructuur te analyseren en dat er geen gevestigde standaardmethoden zijn om de materialen te classificeren. Maar nu, onderzoekers van Karlstad University zijn dicht bij een oplossing.

"Koolstofatomen moeten perfect in een goed georganiseerde kristalstructuur op precieze afstanden zitten, maar dat doen ze niet in de in de handel verkrijgbare materialen die tegenwoordig op de markt zijn, " zegt Krister Svensson, universitair hoofddocent natuurkunde.

Kwaliteitsproblemen bij nanomaterialen remmen ontwikkeling

De eerste studies van koolstofnanobuisjes werden bijna 30 jaar geleden gedaan, zonder nog aan de hoge verwachtingen van toepassingen te voldoen. De reden hiervoor is grotendeels het niet opschalen van het productieproces met behoud van een hoge kwaliteit.

Omdat de eigenschappen van het materiaal afhangen van de kristalstructuur, de kwaliteit van het materiaal is absoluut cruciaal voor de prestaties van het eindproduct.

"Het probleem wordt gecompliceerd door het feit dat het moeilijk is om de kristalstructuur te analyseren en dat er geen gevestigde standaardmethoden zijn voor het classificeren van de materialen, ", zegt Krister Svensson. "Dit heeft geleid tot een soort 'Wild West'-situatie op de markt in termen van prijzen en kwaliteit van de te koop aangeboden materialen."

Het risico bestaat nu dat inferieure materialen op de markt de vooruitzichten van serieuze spelers verpesten en dat de belangstelling voor het materiaal snel kan afnemen. Dan is er alleen maar een hype en wordt het punt van echte toepassing nooit bereikt.

"We hebben nu een methode ontwikkeld om materiaalkristalliniteit te karakteriseren en we kunnen ook de schadelijke effecten aantonen die lage kristalliniteit heeft op mechanische eigenschappen, ", zegt Krister Svensson. "Het is vrij duidelijk dat het commercieel beschikbare materiaal niet aan de verwachtingen voldoet, het is gewoon een ander materiaal. Krachtige inspanningen om een ​​einde te maken aan 'nep'-materialen en om gestandaardiseerde meetmethoden en classificaties van materialen te ontwikkelen, zijn nodig. Pas dan kan de markt klaar zijn om nieuwe producten te ontwikkelen voor de verschillende materiaalklassen."

Het project werd uitgevoerd door Krister Svensson, Collega Professor, en Mattias Flygare, promovendus, in de onderzoeksgroep CMM, Karakterisering en modellering van materialen aan de Karlstad University en gepresenteerd in het tijdschrift Materialen Vandaag Communicatie (maart 2019).