Een team van de Universiteit van Sussex heeft een nieuwe manier bedacht om de kwaliteit van nanomaterialen zoals grafeen te controleren.

Grafeen en nanomaterialen zijn aangeprezen als wondermaterialen, en ze blijken van onschatbare waarde in allerlei toepassingen, zoals in de auto- en ruimtevaartindustrie, waar zware metalen worden vervangen door lichtere maar even sterke composietmaterialen. De kwaliteit van nanomaterialen is daarom van groot belang, maar standaardisatie en kwaliteitscontrole zijn de industrie ontgaan.

Het team van Sussex heeft een techniek ontwikkeld die gedetailleerde informatie geeft over de grootte en dikte van grafeendeeltjes. Het maakt gebruik van een niet-destructieve, lasergebaseerde methode om naar de deeltjes als geheel te kijken, en laat ze snel een gedetailleerd beeld bouwen van de verdeling van deeltjes in een bepaald materiaal. hun papier, "Raman-statistieken voor molybdeendisulfide en grafeen maken statistische mapping van nanobladpopulaties mogelijk, " is gepubliceerd in het tijdschrift Chemie van materialen .

Dr. Matt Groot, die de ontdekking leidde in de School of Mathematical and Physical Sciences aan de Universiteit van Sussex, zei:

"Standaarden voor meting zijn een echt kritische onderbouwing van moderne economieën. Het komt eigenlijk neer op één simpele vraag:hoe weet je dat je hebt gekregen waar je voor betaald hebt? Op dit moment is de grafeenindustrie een beetje een wilde grens; het is erg moeilijk om verschillende producten te vergelijken omdat er geen overeengekomen manier is om ze te meten. Dat is waar studies zoals de onze van pas komen. Het is echt een belangrijke kwestie voor elk bedrijf dat de voordelen van grafeen (of enig ander nanomateriaal, wat dat betreft) in hun producten. Vaak kan het gebruik van het verkeerde materiaal ofwel helemaal niets opleveren, of zelfs de productprestaties verslechteren. Een bijzonder voorbeeld zijn composietmaterialen zoals met grafeen versterkte kunststoffen; als een grafeenmateriaal van slechte kwaliteit wordt gebruikt, kan dit ervoor zorgen dat onderdelen defect raken in plaats van de verwachte verbeterde sterkte te bieden. Dit kan een groot probleem zijn voor industrieën zoals de auto- en ruimtevaartindustrie, waar het enorm veel moeite kost om zwaardere metalen onderdelen te vervangen door lichtere composietmaterialen (zoals koolstofvezel) die net zo sterk zijn. Als grafeen en andere nanomaterialen een rol willen spelen bij het verminderen van gewicht en kosten, dan zijn overeengekomen normen echt belangrijk."

Aline Amorim Graf is co-auteur van het artikel in het team van de School of Mathematical and Physical Sciences aan de University of Sussex. Ze zei:

"Sommige fabrikanten zeggen dat ze grafeen produceren, maar eigenlijk - ongetwijfeld onbedoeld - een vorm van grafiet produceren. Sommige zullen tot £ 500 per gram in rekening brengen. Het probleem is dat er geen standaardisatie is. Wat we hebben gedaan, is een nieuwe manier om te meten de kwaliteit van nanomaterialen zoals grafeen, hiervoor gebruiken we een Raman-spectrometer, en hebben een algoritme gemaakt om het proces te automatiseren. Op deze manier, wij kunnen de kwaliteit bepalen, grootte en dikte van het monster. Het is duidelijk dat de kwaliteit van grafeen er echt toe doet. Als je grafeen gebruikt om structuren te versterken, te gebruiken in gezondheidsmonitoren, te gebruiken in supermarktlabels, je wilt weten dat je de echte dingen krijgt. Maar eigenlijk hebben kopers van grafeen geen idee van de kwaliteit van wat ze online kopen. Als je grafeen gebruikt om cement te versterken, en het blijkt dat het eigenlijk geen grafeen is of grafeen van lage kwaliteit, dan gaat het erom."

Professor Alan Dalton, co-directeur van het Sussex Program for Quantum Research en co-auteur van het artikel, zei:

"Dit is echt een belangrijk onderzoeksgebied voor ons team. We geloven dat onze nieuwe statistiek een grote hulp zal zijn voor de industrie, zowel onderzoekers als normalisatie-instanties die belangrijke belanghebbenden zijn bij de ontwikkeling van 2D-materialen naar commercialisering."

De Graphene Council pleit al lang voor betere standaardisatie. Terrance Barkan van de Graphene Council heeft geschreven:

"Het ontbreken van een overeengekomen wereldwijde standaard voor grafeen en nauw verwante materialen creëert een vacuüm en een gebrek aan vertrouwen in de markt voor de acceptatie van grafeenmaterialen op industriële schaal."

Het Sussex-team zet hun onderzoek voort en staat open voor het controleren van de kwaliteit van grafeen op consultatieve basis.