Forskere tilbyder løsning i kampen mod falsk grafen

Lige siden isoleringen af ​​grafen først blev opnået i 2004, der har været en eksplosion i grafen-relateret forskning og udvikling, med hundredvis af forretningsopportunister, der producerer grafen for at udnytte denne hurtigt voksende industri. Imidlertid, en ny undersøgelse foretaget af forskere fra National University of Singapore (NUS) har afdækket et stort problem – mangel på produktionsstandarder har ført til mange tilfælde af dårlig kvalitet grafen fra leverandører. Sådanne praksisser kan hæmme udviklingen af ​​forskning, der grundlæggende afhænger af brugen af ​​grafen af ​​høj kvalitet.

"Det er alarmerende at afsløre, at producenter mærker sorte pulvere som grafen og sælger dem for top dollar, mens i virkeligheden, de indeholder for det meste billig grafit. Der er et stærkt behov for at opstille strenge standarder for grafenkarakterisering og -produktion for at skabe et sundt og pålideligt grafenmarked på verdensplan, "sagde professor Antonio Castro Neto, Direktør for NUS Center for Avancerede 2D-materialer, der ledede undersøgelsen.

Resultaterne af undersøgelsen blev offentliggjort i tidsskriftet Avancerede materialer den 13. september 2018.

Hvordan man skelner en grafenflage fra en grafenfalsk

Grafen er blevet tippet som fremtidens mirakelmateriale på grund af dets bemærkelsesværdige egenskaber. På trods af at det er det tyndeste materiale på jorden, det er 200 gange stærkere end stål. På kun et atom tykt, det er også en utrolig elektrisk leder, men forbliver let, fleksibel, og er gennemsigtig. Derfor, grafen finder potentielle anvendelser i alt fra transistorer til biomedicinske enheder, og er endda blevet foreslået som et materiale til at bygge en elevator til rummet.

Grafen produceres typisk ved eksfoliering af grafit, som findes i almindelige blyantkabler, i et pulver, nedsænke dette pulver i en væske, og derefter adskille de mindste grafenflager ved at bruge lydenergi til at vibrere blandingen. Formålet med denne syntese er at producere den tyndeste grafen som muligt. Ren grafen ville kun være et atomlag tykt, Den Internationale Standardiseringsorganisation (ISO) siger dog, at stakke af grafenflager op til ti lag tykke stadig kan opføre sig som grafen.

Med det i tankerne, Prof Castro Neto og hans team satte sig for at udvikle en systematisk og pålidelig metode til at fastslå kvaliteten af ​​grafenprøver fra hele verden. De var i stand til at opnå dette ved at bruge en bred vifte af analytiske teknikker og testede prøver fra mange leverandører.

Efter at have analyseret prøver fra over 60 forskellige udbydere fra Amerika, Asien og Europa, NUS-holdet opdagede, at størstedelen indeholdt mindre end 10 procent af det, der kan betragtes som grafenflager. Størstedelen af ​​prøverne var grafitpulver, der ikke blev eksfolieret ordentligt.

"Om producenter af den forfalskede grafen er klar over den dårlige kvalitet er uklart. Uanset hvad, manglen på standarder for grafenproduktion giver anledning til dårlig kvalitet af det materiale, der sælges på det åbne marked. Dette har bremset udviklingen af ​​fremtidige applikationer, " uddybede prof Castro Neto.

Grafitpulver og grafen har meget forskellige egenskaber, så enhver forskning udført under påskud af, at prøven var ren grafen, ville give unøjagtige resultater. Ud over, blot en af ​​prøverne, der blev testet i undersøgelsen, indeholdt mere end 40 procent grafen af ​​høj kvalitet. I øvrigt, nogle prøver var endda forurenet med andre kemikalier, der blev brugt i produktionsprocessen. Disse resultater betyder, at forskere kan spilde værdifuld tid og penge på at udføre eksperimenter på et produkt, der er forkert annonceret.

"Dette er den første undersøgelse nogensinde til statistisk at analysere verdens produktion af grafenflager. I betragtning af de vigtige udfordringer i forbindelse med sundhed, klima, og bæredygtighed, som grafen måske kan løse, det er afgørende, at forskningen ikke hindres på denne måde, " forklarede prof Castro Neto.

At overvinde barrieren for grafeninnovation

Med denne opdagelse, og udviklingen af ​​en pålidelig testprocedure grafenprøver kan nu holdes til en højere standard.

"Vi håber, at vores resultater vil fremskynde processen med standardisering af grafen inden for ISO, da der er et enormt behov for det. Dette vil opfordre grafenproducenter verden over til at forbedre deres metoder til at producere en bedre, korrekt karakteriseret produkt, der kan hjælpe med at udvikle virkelige applikationer, " sagde prof Castro Neto.

Ud over, at teste grafen på en universel og standardiseret måde kunne sikre nemme kvantitative sammenligninger mellem data produceret fra forskellige laboratorier og brugere rundt om i verden.