Serendipity udvider mulighederne for fremstilling af grafit

Forskere fra Curtin University har uventet opdaget en ny måde at lave krystallinsk grafit, et væsentligt materiale, der bruges til fremstilling af lithium-ion-batterier.

Beskrevet i et forskningsartikel, der blev offentliggjort i dag i Kommunikationsmaterialer , den nye teknik kræver ikke de typiske metalkatalysatorer eller specielle råmaterialer for at omdanne kulstof til krystallinsk grafit. Interessant nok blev det i stedet opdaget af en forskerstudent i et laboratorium, ved hjælp af et Atomic Absorption Spectrometer (AAS) - et stykke udstyr, opfundet i Australien i 1950'erne og udviklet til at analysere sammensætningen af ​​væsker.

Den studerende på masterniveau bag opdagelsen, Mr. Jason Fogg, sagde, at mens den nøjagtige videnskab bag, hvorfor denne nye teknik virker, stadig skal bekræftes, han mener, at det er relateret til den specifikke måde, AAS opvarmer prøverne på gennem korte hurtige impulser.

"Vi brugte en speciel ovn, der kan opvarme prøven til 3000 grader Celsius på få sekunder, noget de fleste ovne ikke kan opnå, " sagde hr. Fogg.

"For at sætte temperaturen i perspektiv, 3000 grader Celsius er lig med omkring halvdelen af ​​solens overfladetemperatur."

Dr. Irene Suarez-Martinez, fra Curtin's School of Electrical Engineering, Computing og matematiske videnskaber, sagde, at mens grafit er den mest stabile form for kulstof, de fleste kulstofmaterialer nægter stædigt at blive til grafit, Derfor var hun helt chokeret over at høre om hr. Foggs resultater.

"Da han fortalte mig, at han skabte perfekt krystallinsk grafit fra et kendt ikke-grafitiserende kulstofmateriale, Jeg kunne ikke tro det, Jeg var fuldstændig overrasket over resultaterne. Det var først, da vi gentog resultaterne tre gange, at jeg var overbevist om, " sagde Dr. Suarez-Martinez.

Det mest forbløffende resultat involverede polymer polyvinylidenchlorid (PVDC), som Dr. Suarez-Martinez beskrev som et "lærebogseksempel" på et meget stædigt materiale.

I takt med at verdens efterspørgsel efter lithium-ion-batterier stiger, forskere forventer, at den kommercielle efterspørgsel efter krystallinsk grafit også vil stige, og dette forskerhold er nu fast besluttet på at finde ud af de præcise detaljer om, hvorfor denne specielle pulsopvarmningsmetode var så effektiv.

"Vores hypotese er, at atmosfærisk ilt trænger ind i strukturen mellem impulser, og den hurtige opvarmning ved de næste impulser brænder de strukturer væk, som normalt ville forhindre grafit i at dannes, " sagde Dr. Suarez-Martinez.

"Vi er også interesserede i at se, om andre komplekse kulstoffer også vil transformere. Kan denne metode være i stand til at omdanne organisk kulstofmateriale, såsom madspild, til krystallinsk grafit? Lige nu er vi kun i stand til at skabe meget små mængder krystallinsk grafit, så vi er langt fra i stand til at reproducere denne proces på kommercielt plan. Men vi planlægger at undersøge vores metode og hypoteser yderligere. "

Arbejdet blev udført i samarbejde med forskerne professor Peter Harris fra University of Reading i Storbritannien og professor Mauricio Terrones fra Pennsylvania State University i USA, begge hjælper Curtin University-forskerholdet med at bekræfte deres resultater.