Los ingenieros de la Universidad Monash de Australia han desarrollado una tecnología pionera en el mundo que puede ayudar a la industria a identificar y exportar grafeno de alta calidad más barato. más rápido y más preciso que los métodos actuales.

Publicado hoy en revista internacional Ciencia avanzada , Los investigadores utilizaron el conjunto de datos de un microscopio óptico para desarrollar un algoritmo de aprendizaje automático que puede caracterizar las propiedades y la calidad del grafeno. sin prejuicios, en 14 minutos.

Esta tecnología cambia las reglas del juego para cientos de fabricantes de grafeno u óxido de grafeno en todo el mundo. Les ayudará a mejorar la calidad y confiabilidad de su suministro de grafeno en un tiempo rápido.

En la actualidad, Los fabricantes solo pueden detectar la calidad y las propiedades del grafeno utilizado en un producto después de su fabricación.

A través de este algoritmo, que tiene el potencial de implementarse a nivel mundial con apoyo comercial, Los productores de grafeno pueden estar seguros de un producto de calidad y eliminar el proceso costoso y que requiere mucho tiempo de una serie de técnicas de caracterización para identificar las propiedades del grafeno. como el grosor y el tamaño de las capas atómicas.

El profesor Mainak Majumder del Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de la Universidad de Monash y el Centro de Transformación de la Industria Habilitada por Grafeno del Consejo de Investigación Australiano dirigieron este estudio revolucionario.

Los coautores del estudio son el Dr. Joynul Abedin y el Dr. Mahdokht Shaibani (Monash, Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial), y Titon Barua (Vimmaniac Ltd., Bangladesh).

"El grafeno posee una extraordinaria capacidad de conductividad eléctrica y térmica. Es ampliamente utilizado en la producción de membranas para la purificación de agua, almacenamiento de energía y tecnología inteligente, como sensores de carga de peso en puentes de tráfico, "Dijo el profesor Majumder.

"Al mismo tiempo, el grafeno es bastante caro cuando se usa en grandes cantidades. Un gramo de grafeno de alta calidad podría costar hasta $ 1, 000 AUD ($ 720 USD) un gran porcentaje se debe al costoso proceso de control de calidad.

"Por lo tanto, los fabricantes deben estar seguros de que están obteniendo el grafeno de la más alta calidad del mercado. Nuestra tecnología puede detectar las propiedades del grafeno en menos de 14 minutos para un único conjunto de datos con una resolución de 1936 x 1216. Esto ahorrará a los fabricantes tiempo y dinero vitales, y establecer una ventaja competitiva en un mercado en crecimiento ".

Descubierto en 2004, El grafeno se promociona como un material maravilloso por su excepcional peso ligero, propiedades delgadas y ultraflexibles. El grafeno se produce mediante la exfoliación del grafito. Grafito, una forma cristalina de carbono con átomos dispuestos hexagonalmente, comprende muchas capas de grafeno.

Sin embargo, la traducción de este potencial a productos utilizables y de la vida real ha sido lenta. Una de las razones es la falta de confiabilidad y consistencia de lo que a menudo está disponible comercialmente como grafeno.

El método más utilizado para producir grafeno y láminas de óxido de grafeno es mediante exfoliación en fase líquida (LPE). En este proceso, las láminas de una sola capa se quitan de su contraparte 3-D, como el grafito, película de óxido de grafito o grafito expandido por fuerzas de corte.

Pero, esto solo se puede obtener con una muestra seca (es decir, una vez que el grafeno ha sido recubierto en un portaobjetos de vidrio).

"Aunque ha habido un fuerte énfasis en las pautas de estandarización de los materiales de grafeno, virtualmente no hay forma de monitorear el proceso unitario fundamental de exfoliación, La calidad del producto varía de un laboratorio a otro y de un fabricante a otro. "Dijo el Dr. Shaibani.

"Como resultado, A menudo se observan discrepancias en las características de rendimiento de la propiedad informadas, a pesar de que se dice que el material es grafeno.

"Nuestro trabajo podría ser de importancia para las industrias que estén interesadas en entregar grafeno de alta calidad a sus clientes con propiedades y funcionalidad confiables. Hay varias compañías que cotizan en ASX que intentan ingresar a este mercado de mil millones de dólares, y esta tecnología podría acelerar este interés ".

Los investigadores aplicaron el algoritmo a una variedad de 18 muestras de grafeno, ocho de las cuales se adquirieron de fuentes comerciales y el resto se produjo en un laboratorio en condiciones de procesamiento controladas.

Usando un microscopio óptico polarizado cuantitativo, los investigadores identificaron una técnica para detectar, clasificar y cuantificar el grafeno exfoliado en su forma natural de dispersión.

Para maximizar la información generada a partir de cientos de imágenes y un gran número de muestras de una manera rápida y eficiente, Los investigadores desarrollaron un algoritmo de aprendizaje automático sin supervisión para identificar grupos de datos de naturaleza similar. y luego utilice el análisis de imágenes para cuantificar las proporciones de cada grupo.

Abedin dijo que este método tiene el potencial de ser utilizado para la clasificación y cuantificación de otros materiales bidimensionales.

"La capacidad de nuestro enfoque para clasificar el apilamiento a una escala subnanométrica a micrométrica y medir el tamaño, espesor, y la concentración de exfoliación en dispersiones genéricas de grafeno / óxido de grafeno es emocionante y tiene una promesa excepcional para el desarrollo de productos energéticos y térmicamente avanzados. "Dijo el Sr. Abedin.

Profesor Dusan Losic, Director del Centro del Consejo Australiano de Investigación sobre la Transformación de la Industria Habilitada por Grafeno, dijo:"Estos resultados sobresalientes de nuestro Centro de investigación ARC tendrán un impacto significativo en la industria emergente del grafeno multimillonario, brindando a los fabricantes de grafeno y a los usuarios finales una nueva herramienta de control de calidad simple para definir la calidad de sus materiales de grafeno producidos que actualmente falta".