Hvorfor nanomaterialekvalitet betyder noget, og den smarte nye måde at tjekke det på

En ny måde at kontrollere kvaliteten af ​​nanomaterialer som grafen er opstået fra et hold ved University of Sussex.

Grafen og nanomaterialer er blevet udråbt som vidundermaterialer, og de viser sig uvurderlige i alle mulige applikationer, såsom i bil- og rumfartsindustrien, hvor tungmetaller udskiftes med lettere, men lige så stærke kompositmaterialer. Nanomaterialekvalitet betyder derfor meget, men standardisering og kvalitetskontrol har unddraget sig industrien.

Sussex-teamet har udviklet en teknik, der giver detaljerede oplysninger om størrelsen og tykkelsen af ​​grafenpartikler. Den bruger en ikke-destruktiv, laserbaseret metode til at se partiklerne som en helhed, og lader dem hurtigt opbygge et detaljeret billede af fordelingen af ​​partikler i et givet materiale. Deres papir, "Raman-metrikker for molybdændisulfid og grafen muliggør statistisk kortlægning af nanoarkpopulationer, " er offentliggjort i tidsskriftet Materialernes kemi .

Dr. Matt Large, som ledede opdagelsen på School of Mathematical and Physical Sciences ved University of Sussex, sagde:

"Standarder for måling er en virkelig kritisk underbygning af moderne økonomier. Det kommer virkelig ned til et enkelt spørgsmål; hvordan ved du, at du fik, hvad du betalte for? I øjeblikket er grafenindustrien lidt af en vild grænse; det er meget svært at sammenligne forskellige produkter, fordi der ikke er nogen aftalt måde at måle dem på. Det er her undersøgelser som vores kommer ind i billedet. Det er virkelig et vigtigt spørgsmål for enhver virksomhed, der ønsker at høste fordelene ved grafen (eller ethvert andet nanomateriale, for den sags skyld) i deres produkter. Ofte kan det slet ikke have nogen fordel at bruge det forkerte materiale, eller endda gøre produktets ydeevne dårligere. Et særligt eksempel ville være kompositmaterialer som grafenforstærket plast; hvis der bruges et grafenmateriale af dårlig kvalitet, kan det få dele til at svigte i stedet for at give den forventede forbedrede styrke. Dette kan være et stort problem for industrier som bilindustrien og rumfart, hvor der ligger en enorm indsats bag at udskifte tungere metaldele med lettere kompositmaterialer (som kulfiber), der er lige så stærke. Hvis grafen og andre nanomaterialer skal spille en rolle i at reducere vægt og omkostninger, så er aftalte standarder virkelig vigtige."

Aline Amorim Graf er medforfatter af papiret i teamet på School of Mathematical and Physical Sciences ved University of Sussex. Hun sagde:

"Nogle producenter siger, at de producerer grafen, men faktisk - uden tvivl utilsigtet - producerer en form for grafit. Nogle vil opkræve op til £500 pr. gram. Problemet er, at der ikke er nogen standardisering. Det, vi har gjort, er at skabe en ny måde at måle på. kvaliteten af ​​nanomaterialer som grafen. Vi bruger et Raman-spektrometer til at gøre dette, og har lavet en algoritme til at automatisere processen. På denne måde vi kan bestemme kvaliteten, prøvens størrelse og tykkelse. Det er klart, at kvaliteten af ​​grafen virkelig betyder noget. Hvis du bruger grafen til at styrke strukturer, til brug i sundhedsmonitorer, til brug i supermarkedsmærker, du vil vide, at du får de rigtige ting. Men faktisk har købere af grafen ingen anelse om kvaliteten af ​​det, de køber online. Hvis du bruger grafen til at styrke cement, og det viser sig, at det faktisk ikke er grafen eller grafen af ​​lav kvalitet, så kommer det til at betyde noget."

Professor Alan Dalton, meddirektør for Sussex-programmet for kvanteforskning og medforfatter til papiret, sagde:

"Dette er virkelig et vigtigt forskningsområde for vores team. Vi tror på, at vores nye metrik vil være til stor hjælp for industrien, både forskere og standardiseringsorganer, der er nøgleinteressenter i udviklingen af ​​2D-materialer hen imod kommercialisering."

Grafenrådet har længe efterlyst bedre standardisering. Terrance Barkan fra Graphene Council har skrevet:

"Manglen på en aftalt global standard for grafen og nært beslægtede materialer skaber et vakuum og mangel på tillid på markedet for industriel skala vedtagelse af grafen materialer."

Sussex-teamet fortsætter deres forskning og er åbne for at kontrollere kvaliteten af ​​grafen på rådgivende basis.