Ett nytt sätt att kontrollera kvaliteten på nanomaterial som grafen har dykt upp från ett team vid University of Sussex.

Grafen och nanomaterial har utpekats som undermaterial, och de visar sig vara ovärderliga i alla möjliga tillämpningar, som inom fordons- och flygindustrin, där tungmetaller ersätts med lättare men lika starka kompositmaterial. Nanomaterials kvalitet har därför stor betydelse, men standardisering och kvalitetskontroll har gäckat branschen.

Sussex-teamet har utvecklat en teknik som ger detaljerad information om storleken och tjockleken på grafenpartiklar. Den använder en icke-förstörande, laserbaserad metod för att se partiklarna som helhet, och låter dem snabbt bygga en detaljerad bild av fördelningen av partiklar i ett givet material. Deras papper, "Raman-mått för molybdendisulfid och grafen möjliggör statistisk kartläggning av nanoarkpopulationer, "publiceras i tidningen Materialkemi .

Dr Matt Large, som ledde upptäckten vid School of Mathematical and Physical Sciences vid University of Sussex, sa:

"Standarder för mätning är en mycket viktig grund för moderna ekonomier. Det kommer egentligen ner på en enkel fråga; hur vet du att du fick vad du betalade för? För närvarande är grafenindustrin lite av en vild gräns; det är väldigt svårt att jämföra olika produkter eftersom det inte finns något överenskommet sätt att mäta dem. Det är där studier som vår kommer in. Det är verkligen en viktig fråga för alla företag som vill skörda fördelarna med grafen (eller något annat nanomaterial, för den delen) i sina produkter. Att använda fel material kan ofta inte ha någon fördel alls, eller till och med göra produktens prestanda sämre. Ett särskilt exempel skulle vara kompositmaterial som grafenförstärkt plast; om ett grafenmaterial av dålig kvalitet används kan det leda till att delar går sönder istället för att ge den förväntade förbättrade styrkan. Detta kan vara ett stort problem för industrier som fordon och flyg, där det ligger en enorm ansträngning bakom att ersätta tyngre metalldelar med lättare kompositmaterial (som kolfiber) som är lika starka. Om grafen och andra nanomaterial ska spela en roll för att minska vikten och kostnaderna är överenskomna standarder verkligen viktiga."

Aline Amorim Graf är medförfattare till artikeln i teamet vid School of Mathematical and Physical Sciences vid University of Sussex. Hon sa:

"Vissa tillverkare säger att de producerar grafen men faktiskt - utan tvekan oavsiktligt - producerar en form av grafit. Vissa kommer att ta ut upp till 500 pund per gram. Problemet är att det inte finns någon standardisering. Vad vi har gjort är att skapa ett nytt sätt att mäta kvaliteten på nanomaterial som grafen. Vi använder en Raman-spektrometer för att göra detta, och har skapat en algoritm för att automatisera processen. På det här sättet, vi kan bestämma kvaliteten, provets storlek och tjocklek. Det är klart att kvaliteten på grafen verkligen spelar roll. Om du använder grafen för att stärka strukturer, att använda i hälsomonitorer, att använda i stormarknadsetiketter, du vill veta att du får riktiga saker. Men faktiskt köpare av grafen har ingen aning om kvaliteten på vad de köper online. Om du använder grafen för att stärka cement, och det visar sig att det faktiskt inte är grafen eller är grafen av låg kvalitet, då kommer det att spela någon roll."

Professor Alan Dalton, meddirektör för Sussex Program for Quantum Research och medförfattare till artikeln, sa:

"Detta är verkligen ett viktigt forskningsområde för vårt team. Vi tror att vårt nya mått kommer att vara till stor hjälp för industrin, både forskare och standardiseringsorgan som är nyckelintressenter i utvecklingen av 2D-material mot kommersialisering."

Grafenrådet har länge efterlyst bättre standardisering. Terrance Barkan från Graphene Council har skrivit:

"Avsaknaden av en överenskommen global standard för grafen och närbesläktade material skapar ett vakuum och brist på förtroende på marknaden för industriell skala adoption av grafenmaterial."

Sussex-teamet fortsätter sin forskning och är öppna för att kontrollera kvaliteten på grafen på konsultativ basis.