Højteknologisk maskine muliggør ny grafenrensningsteknik

En revolutionerende maskine, der kan afkoge et æg, bliver brugt til at udvikle grafenrensningsteknologi.

Forskere fra Flinders University i South Australia sammen med det vestlige australske firma First Graphite Ltd vil bruge den dynamiske Vortex Fluidic Device (VFD) til at producere grafen af ​​høj kvalitet til industriel brug.

Grafen er byggestenen i grafit og er et af de mest eftertragtede materialer i verden på grund af dets robuste natur.

Mere end en million tons grafit udvindes globalt hvert år.

Det er 200 gange stærkere end stål, men forbliver fleksibelt og uigennemtrængeligt, hvilket gør den ideel til udvikling af en række moderne teknologier såsom lithium-ion-batterier, sensorer og gennemsigtigt ledende elektroder til fleksible solceller.

Baseret på tidligere grafitforskning, der involverer VFD, First Graphite planlægger at opskalere processen til et kommercielt niveau med potentialet til at levere kulstofmaterialer af høj værdi til globale markeder.

Den første administrerende direktør for Graphite, Craig McGuckin, sagde, at anvendelser af grafen var anvendelige til en lang række industrier, og han troede, at materialet med tiden ville blive brugt i de fleste moderne teknologier.

"Det, der kræves, er at skabe grafen af ​​høj kvalitet fra grafit, gør det hurtigt og effektivt, og det er det, vi forsøger at tage fat på nu, " han sagde.

"Vi ser, at VFD samarbejder med vores egne processer for at hjælpe meget med at skabe forskellige typer grafen til forskellige formål."

I 2015 Forskere fra Flinders University blev tildelt en Ig Nobel Award for at skabe Vortex Fluidic Device og bruge den til at opkoge et æg.

Enheden er også blevet brugt til at skære kulstof nanorør nøjagtigt til en gennemsnitlig længde på 170 nanometer ved brug af kun vand, et opløsningsmiddel og en laser.

Det bliver nu testet for at bevise sit potentiale som en kommercielt levedygtig grafenproducent.

VFD-skaber og professor i ren teknologi ved Flinders University Colin Raston sagde, at grafit bestod af flere krystallinske lag af grafen, som kunne fjernes af hans maskine.

Han sagde, at konventionelle metoder brugte barske kemikalier, som genererede defekter og ændrede grafittens egenskaber.

"Du kan ikke blive ved med at lave grafen på samme måde længere, du skal gøre det bedre og også tage fat på affaldsproblemerne, " sagde professor Raston.

"I betragtning af VFD'ens muligheder vil vi undersøge driftsparametrene for fremstilling af grafit.

"En miljømæssig sikker proces til fremstilling af grafen åbner op for flere anvendelser for det - det gør det også til en billigere mulighed, fordi du eliminerer spild."

Vortex Fluidic Device, der vil blive brugt til at fremstille grafenpladerne, er et udstyr på størrelse med en kuffert, der påfører meget høje rene kræfter på væsker, der føres ind i systemet ved at dreje et rør ved høj hastighed.

"Grafit er et velkendt fast smøremiddel, fordi pladerne glider i forhold til hinanden, " sagde professor Raston.

"VFD'en (billedet nedenfor) ville skære gennem grafitten med præcision og kunne skaleres op ved at justere en række maskiner parallelt med hinanden eller skabe en større enhed."

First Graphite har til formål at udvikle en underjordisk minedrift i Sri Lanka for at udvinde højkvalitets, krystallinsk venegrafit og planlægger at bruge VFD til at hjælpe med at udvinde højværdigrafen.

Grafit har oplevet en genopblussen i pris i nyere tid på grund af øget efterspørgsel fra applikationer som lithium-ion batteriteknologi til elbiler, men kunne nu se sig selv erstattet af grafen.

Grafen har det største forhold mellem volumen og overfladeareal af noget materiale, vejer omkring 0,77 milligram per kvadratmeter og er i stand til at strække sig op til 20 procent af sin oprindelige længde.

Det er en isotrop varmeleder og har op til fem gange så høj ledningsevne som grafit. Det har også den højeste registrerede elektriske strømtæthed, omkring en million gange kobbers.

South Australia er hjemsted for mere end 75 procent af Australiens Joint Ore Reserve Committee (JORC) grafitressourcer, stort set på Eyre-halvøen.