Grafen kan bane vejen for australsk fremstilling

Australske industrier har nået et vendepunkt. Med gamle industrier på vej ud, den australske fremstillingssektors største udfordring er at gå fra en lavpris masseproduktionsmodel til en, der udnytter nichemarkeder og tilføjer værdi til den globale forsyningskæde.

Forskningsdrevne teknologiske fremskridt er en væsentlig del af denne proces. Ved at bygge på landets naturlige fordele, såsom mineral- og energiressourcer, denne form for fremskridt kan skabe spændende, bæredygtige industrier. Det perfekte eksempel er grafen.

grafen, du vil have hørt, er et bemærkelsesværdigt materiale:det er ekstremt let og stærkt, kan give denne styrke til andre materialer og har bedre elektrisk ledningsevne end kobber; alle kvaliteter, der findes i enkeltark en million gange tyndere end et menneskehår. Det burde ikke være nogen overraskelse, derefter, at dette materiale har potentialet til at vende mange højteknologiske industrier på hovedet.

Hvad tilbyder stoffet helt præcist? At navngive, men et par stykker:

• mere magtfuld, hurtigere opladede batterier
• dramatisk forbedret datalagring
• langt mere effektive solceller
• lettere og stærkere biler, både og fly.

Potentialet i dette "supermateriale" er så stort, at EU har til hensigt at bruge 1,35 milliarder USD over de næste ti år på at tage grafen fra laboratoriet til kommercielle produkter.

Den største nuværende hindring for dens udbredte anvendelse er at generere tilstrækkelige mængder af højkvalitetsgrafen til lave omkostninger til industrielle anvendelser.

At skrælle individuelle grafenark væk fra grafit ("puden" til grafens "papir") ser ud til at være let - de to engelske fysikere, der vandt Nobelprisen i 2010 for at isolere grafen, gjorde dette ved at bruge skotsk tape, gentagne gange spaltning af grafitflager, indtil de opnåede et enkelt grafenlag - men denne type mekanisk eksfoliering er ikke skalerbar, og uoverkommeligt dyrt.

En alternativ tilgang til mekanisk adskillelse af grafenlagene i grafit er kemisk at ændre egenskaberne af grafenlagene i grafitten, så de ikke længere ønsker at klæbe sammen og kan dispergeres i vand (eller et andet opløsningsmiddel).

De resulterende grafenoxidlag kan derefter konverteres tilbage til enkelte grafenark.

Grafenvand- og opløsningsmiddeldispersioner kan enten belægges på overflader ved hjælp af en række midler eller anvendes i blandinger som plastik til dannelse af kompositter, både industrielt skalerbare processer.

Hvad har dette at gøre med australske producenter?

I 2012 Størstedelen af ​​den globale grafitforsyning kom fra Kina, Indien og Brasilien, med Kina, der producerer 70 % (selvom dets reserver er ved at blive opbrugt).

I Australien, grafit er blevet udvundet på Eyre-halvøen i det sydlige Australien med uregelmæssige mellemrum siden 1910, men i de sidste 18 måneder har der været en bølge af nye grafitfund af malm af høj kvalitet.

Strategic Graphite Limited genåbner den historiske Uley-mine i Lower Eyre Peninsula-regionen i 2014 og bliver den eneste opererende grafitmine i Australien.

Mens denne mine vil beskæftige op til 50 personer i den delstat, der er hårdest ramt af det forestående tab af store arbejdsgivere, ligesom de fleste andre mineprodukter i Australien, grafitten vil blive sendt offshore for at blive væsentligt værditilvækst ved inkorporering i smøremidler, batterier, bremsebelægninger og så videre, mister ikke kun økonomisk gevinst, men yderligere beskæftigelse og nye industrier.

Så, Australien har et fremragende råmateriale (grafit) af høj kvalitet og teknologien og ekspertisen til at forvandle dette råmateriale til et højteknologisk materiale.

Det, der nu er behov for, er en tilpasning af færdigheder og ressourcer, der kan omdanne disse muligheder til en levedygtig australsk produktionsvirksomhed.

Gevinsterne er enorme. Konvertering af sydaustralsk grafit til grafen har potentiale til at øge værdien af ​​varen fra 2 USD, 000/ton for grafit til mindst 1 USD, 000, 000/ton for grafen, til en pris svarende til eller lavere end mange af de ædle metaller, der kunne erstattes af grafen i elektroniske enheder.

Forestil dig den ekstra værdi i at putte et par milligram grafen i kondensatorerne eller batterierne på de 1,1 milliarder mobiltelefoner, der produceres på verdensplan hvert år. På hvert af disse stadier, beskæftigelsen stiger.

Sidste måned, ARC Center of Excellence for Electromaterials Science blev genfinansieret i syv år. Nogle af disse midler vil blive brugt til udvikling af nye fremstillingsprotokoller og nye anvendelser af grafen i energi og medicinsk bionik samt diagnostik og blød robotteknologi.

Så meget som dette vil øge materialets kommercielle potentiale, det, der virkelig er brug for, er en finansiel og forretningsmæssig ramme, der giver forskere og udviklere mulighed for at arbejde med fagfolk inden for forretningsudvikling.

På nuværende tidspunkt mekanismerne i den australske finansieringssektor, der yder støtte til kommerciel forskningsstøtte til eksisterende virksomheder, men ikke oprettelsen af ​​nye virksomheder.

At finde måder at finansiere sådanne ventures på er afgørende i et land, der er velsignet med enorme ressourcer som grafit såvel som ekstraordinære unge forskere. Men bemyndigelsen af ​​disse unge forskere til at udvikle forretnings- og iværksætterevner for at skabe vores fremstillingsfremtid er også afgørende.

Den sidste føderale regering forpligtede mere end A$3 milliarder til at opretholde en skrantende fremstillingssektor over en tiårig periode. Den Europæiske Union, på den anden side, har forpligtet en tredjedel til at skabe spændende nye produkter og tilhørende fremstillingsindustrier baseret på kun ét materiale. Hvilken tilgang giver mening for dig?

Denne historie er udgivet med tilladelse fra The Conversation (under Creative Commons-Attribution/No derivatives).