Kolbaserade nanomaterial som grafen och kolnanorör förutspåddes ha en lysande framtid när de upptäcktes. Men kvalitetsproblem hämmar utvecklingen av nya produkter. Problemet är att det är svårt att analysera kristallstrukturen och det finns inga etablerade standardmetoder för att klassificera materialen. Men nu, forskare vid Karlstads universitet är nära en lösning.

"Kolatomer måste sitta perfekt i en välorganiserad kristallstruktur på exakta avstånd, men de finns inte i de kommersiellt tillgängliga materialen på marknaden idag, säger Krister Svensson, docent i fysik.

Kvalitetsproblem i nanomaterial bromsar utvecklingen

De första studierna av kolnanorör gjordes för nästan 30 år sedan, utan att ännu uppfylla de höga förväntningarna på ansökningar. Anledningen till detta är till stor del misslyckandet med att skala upp tillverkningsprocessen med bibehållen hög kvalitet.

Eftersom materialets egenskaper beror på kristallstrukturen, materialets kvalitet är helt avgörande för slutproduktens prestanda.

"Problemet kompliceras av att det är svårt att analysera kristallstruktur och att det inte finns några etablerade standardmetoder för att klassificera materialen, ", säger Krister Svensson. "Detta har lett till en snäll "vilda västern"-situation på marknaden när det gäller priser och kvalitet på de material som säljs."

Det finns nu en risk att sämre material på marknaden förstör utsikterna för seriösa aktörer och intresset för materialet kan avta snabbt. Då är en hype allt som finns och punkten för verklig tillämpning nås aldrig.

"Vi har nu utvecklat en metod för att karakterisera materialkristallinitet och vi kan också visa de skadliga effekter som låg kristallinitet har på mekaniska egenskaper, ", säger Krister Svensson. "Det är ganska uppenbart att det kommersiellt tillgängliga materialet inte lever upp till förväntningarna, det är helt enkelt ett annat material. Det krävs kraftfulla ansträngningar för att sätta stopp för "falska" material och utveckla standardiserade mätmetoder och klassificeringar av material. Först då kan marknaden vara redo att utveckla nya produkter för de olika materialklasserna."

Projektet genomfördes av Krister Svensson, docent, och Mattias Flygare, doktorand, i forskargruppen CMM, Karakterisering och modellering av material vid Karlstads universitet och presenteras i tidskriften Material idag kommunikation (mars 2019).