Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.
supermaterialer bloghoved

Pas på den falske grafen

For nylig udkom en usædvanlig artikel i Advanced Materials. Vi plejer at høre om materialernes storslåede løfter, fantastiske egenskaber og revolutionerende anvendelser. Denne artikel har en anderledes kristisk - og i en forstand - selvkritisk tone. En gruppe forskere fra National University of Singapore (med bl.a. Nobelpris modtager Konstantin Novoselov på forfatterlisten) har gennemanalyseret 60 forskellige producenters "grafenprodukt". Brugen af anførselstegn hænger sammen med hvad forskerne opdagede: at det meste grafen-pulver på markedet, i virkeligheden bare er grafit pulver, der endda ofte er møgbeskidt. Bevares, grafit kan da bruges til mange ting. Men man får ikke den overlegne styrke, de vilde sensor-egenskaber, varmeledning, elektriske ledningsevne der var sat i udsigt, hvis man køber katten i sækken..... eller grafitten i posen. Samtidigt kan man sagtens komme til at betale "boksen" for det sorte pulver, i den tro at det de fineste varer.

Jeg har efterfølgende skrevet en News & Views artikel i Nature med den festlige titel "The war on fake graphene" - læs artikel her... jeg kunne ikke lade være :D Nu får vi se om der ligger et hestehovede fra en vred kinesisk "grafen" producent i min fodende en dag. Det har i al fald skabt en del røre - og jeg har da fået en del henvendelser fra firmaer, dog ingen dødstrusler.

For lige at få det på plads. Grafit består af mange lag grafen ovenpå hinanden, og et enkelt grafen lag er kun 1 atom tyndt - det vil sige 0.3 nanometer. Grafens fantastiske egenskaber bliver udtrykt svagere og svagere, jo flere lag der kommer ovenpå hinanden, og når der er nok er det bare grafit.

Den slags grafen produkt vi taler om her er "pulver grafen", altså en masse flager der hver består af et eller flere lag grafen. De pulver-grafen produkter forfatterne undersøgte i artiklen var fremstillet med "liquid phase exfoliation": du knuser grafit til pulver, splitter det ad i tynde flager med ultralyd, og sorterer partiklerne efter størrelse (hvilket kan gøres på forskellig vis). Hvis du er ærligt tager du kun de helt tynde "ægte" grafen flager og sælger dem. Hvis du er grådig eller ikke aner hvad du laver, sælger du det hele som "grafen", naturligvis til top dollar.

Illustration: Peter

For nogle år siden viste en front forskerne på området, Jonathan Coleman fra Trinity College Dublin, at man kan lave grafen i en køkkenblender. Se hans TEDx talk - han er både underholdende og inspirerende. Måske har nogle af producenterne taget lidt for let på kvalitetskontrollen og har bare "blendet løs", uden at bekymre sig alt for meget om at sortere det rigtige grafen fra alt det andet snask.

Der er rigeligt med evidens for at grafen pulver - af høj kvalitet vel at mærke - kan forbedre materiale egenskaber dramatisk. Det er så bare temmeligt skidt, hvis en nysgerrig forsker eller udvikler i et firma så bestiller noget grafen hjem for at prøve selv og det så ikke virker - fordi det ikke er grafen. Dette kan helt oplagt hæmme den teknologisk udvikling, og det går ikke. Grafen og de mange andre 2D materialer er afgørende brikker i spillet om at løse nutidens og fremtidens store udfordringer. Forskernes dom er klar. Halvdelen af produkterne de undersøgte, indeholdt så lidt som 10% grafen . Ingen af produkterne havde mere end 50% grafen. Og det er, vel at mærke, med den ret generøse definition af at det er "grafen" hvis der er mindre end ti monolag, altså en 3 nm tyk flage af grafen. Det lyder måske ikke af meget, men det er ofte helt afgørende at flagerne er ultratynde.

Min hovedpointe er at vi må holde styr på egne tropper og kæmpe for at udbrede ensartede måle-standarder - og hjælpe producenterne til at føre bedre kontrol med det de sælger. Det er ikke nok at forskerne lover grafen og grønne skove - vi må også sørge for at kvaliteten af de materialer der sælges er høj og veldokumentet.

Indtil da, opfordrer jeg til at få hjælp fra nogle af landets lokale eksperter, f.eks. mine kolleger Kasper Nørgaard på KU, Kim Daasbjerg på iNANO aller Qijin Chi på DTU Kemi, der selv arbejder med forskellige slags "bulk" eller "pulver" grafen.

Peter Bøggild er professor i nanoteknologi på DTU. På bloggen Supermaterialer skriver han om stort, småt og tusind gange mindre.
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Hvis man har lavet "rigtig grafen", fylder det på en flaske og sender det med posten, er der så noget af det klistrer sammen til grafit igen ?

  • 7
  • 1

Mangler der en metode, så at køberen kan tjekke kvaliteten? Jeg tænker at det ikke er godt nok at overlade ansvaret til sælgeren. Hvis ikke vi kan tjekke det, så vil der være nogen der vælger at tjene lidt ekstra, ved at blande restvare i produktet.

  • 1
  • 0

Det kommer lidt an på hvordan det transporteres. Hvis det er i en godt "opløsningsmiddel", som f.eks. NMP (N-Methyl-2-pyrrolidone) så kan suspensionen være mere eller mindre stabil over tid. Hvis det er pulver i en pose, tror jeg at det er mere stabilt, eftersom flagerne har lidt mindre mulighed for at flytte sig rundt. Det kan sagtens være at nogle af de opløsninger der er blevet undersøgt har været højere kvalitet da de blev lavet, og så med tiden er klumpet sammen. I denne artikel påstås det at deres suspensions er stabile i mere end et år (men jeg har ikke læst artiklen): https://ieeexplore.ieee.org/abstract/docum.... Som udgangspunkt er det ikke nemt at lave stabile vandbaserede (som er at foretrække) opløsninger uden at bruge surfactants (ved ikke hvad det hedder på dansk).https://www.nature.com/articles/s41467-017...

  • 0
  • 0

Du har fuldstændigt ret. Der er en del forskning på området, idet den mængde undersøgelser og det udstyr der bruges i Kauling et al, er helt urealistisk at små virksomheder selv kan bøvle med. Udover at det er dyrt, kræver det også stor ekspertise... Der arbejdes netop på at lave "nemme" metoder som f.eks. end-users kan bruge til at undersøge kvaliteten, jeg hørte i sidste uge om en optisk metode (http://iopscience.iop.org/article/10.1088/...) ... men denne kan kun bruges til lateral størrelse og ikke tykkelse. Men det er et stort problem... en slags "quick and dirty" metode kan være at spinne/sprede flager ud på et transparent substrat (f.eks. glas slide) og måle hvor meget lys der kommer igennem, f.eks. med et mikroskop hvor lyset kommer fra bagsiden. Det er ikke en målemetode som sådan, men hvis det er grafit pulver og ikke grafen, vil det "se sort ud"... man kan se igennem grafen, ikke grafit --- og farverne fortæller om tykkelsen.

  • 0
  • 0

Kan ikke lige huske hvor det var jeg så det på nettet; men synes at kunne erindre, at der er ca. 2,5% mindre lysgennemtrængning ved 1 lag grafen på glas. Måske dette kan benyttes som en billig kvalitetskontrol, da de færreste har adgang til elektronmikroskoper.

  • 0
  • 0

Hver grafen flage blokere for 2.3% ... men man kan ikke se om der er to flager ovenpå hinanden der blokerer 10 % hver eller en der blokerer 20% tilsammen.

  • 2
  • 0

Phospholipiderne der emulgerer din mayonaise er surfaktanter, men kan næppe kaldes sulfo, så det er en kende mere nuanceret end det.

Hej Bjarke,

Jeg hentydede ikke til surfaktanter, som en bestempt undergruppe af lipider, men i stedet produkter som dette, som ifølge vores daværende fabrik, bare er for dyrt prissat opvaskemiddel. Eftersom vi er i grafen/MEMS/halvlederverdenen går jeg ud fra det er det, Peter hentyder til.

Og så er jeg er ganske sikker på, det smager temmelig grimt ovenpå en æggemad.

  • 0
  • 0

Jeg er faktisk gået igang (foranlediget af Thomas Hougaard, tak mayn!) med at se om ikke der kan sættes noget igang ifht en nem, billig kvalitetskontrol af nanopartikler i opløsning...
det er ikke noget jeg selv har mulighed for at lave, men jeg kender nogen der burde bide på!

  • 0
  • 0

Jeg hentydede ikke til surfaktanter, som en bestempt undergruppe af lipider, men i stedet produkter som dette, som ifølge vores daværende fabrik, bare er for dyrt prissat opvaskemiddel. Eftersom vi er i grafen/MEMS/halvlederverdenen går jeg ud fra det er det, Peter hentyder til.

Det har du nok ret i. Jeg troede du mente alle surfaktanter var det samme som sulfo.
Men selv om kemien i sådan et produkt nok grundlæggende er den samme som i opvaskemiddel, så er der vel en grundigere oprensning eller lignende bag, som retfærdiggør den højere pris? Ellers købte man vel bare opvaskemiddel i bulk og brugte det?

  • 0
  • 0

NMP er et af de mest populære måder at lave vandige grafen opløsninger på: https://en.wikipedia.org/wiki/N-Methyl-2-p... - det er ikke prisen på NMP der giver en høj pris - det er hele processen der giver et ret lavt yield af tynd grafen (få lag i hver flage)... hvilket så åbenbart medfører at man bare tager hele batchet og sælger det med en stor flot "grafen" etiket på. (I nogen tilfælde)

  • 0
  • 0

Men selv om kemien i sådan et produkt nok grundlæggende er den samme som i opvaskemiddel, så er der vel en grundigere oprensning eller lignende bag, som retfærdiggør den højere pris? Ellers købte man vel bare opvaskemiddel i bulk og brugte det?

I enhver industri, hvor der er en vis mængde omsætning involveret , vil der være et marked for almindelige produkter, blot med en kæmpe stak fordyrende dokumentation og tests, for at mellemledere kan sove bedre om natten.

Som f.eks. den notoriske Schürter SMD sikring (PDF-link) til flere hundrede EUR per stk i ESA ESCC versionen.

  • 0
  • 0

Måske har jeg ikke forstået din kommentar rigtigt - men i al fald. Uden krav om dokumentation, vill ca langt de fleste af de produkter du køber være farlige eller uduelige. Mad? Medicin? Maling? Teknologi? I det her tilfælde - og i alle tilfælde - betyder mangel på regulering at de smarte og grådige snyder de mindre smarte og mindre grådige. Du kan læse i avisen om hvad mangel på kontrol i finanssektoren lige har kostet dig og os andre skatteydere. Mht grafen markedet er det klart ikke i nogens interesse andre end kvalsalvere og svindlere at “slippe” for kontrol. Det være sagt har du ret i at for meget kontrol kan være lammende - se fx skolelærere og sygeplejesker der fylder mere information i skemaer end lærdom i børn og unges hoveder (overdrevet, men still...)

  • 1
  • 0

Måske har jeg ikke forstået din kommentar rigtigt

Hej Peter,
Det tror jeg måske ikke du har. Og du foretager et gevaldigt spring til fødevaresikkerhed og offentlig adminsitration.

Et meget off-topic eksempel: Der debatteres heftigt i rumkredse om elektroniske komponenter til automobilindustrien, og det tilhørende kvalitetsniveau og screening, kan benyttes i visse sammenhænge til satelitter, og i givet fald, hvilken levetid man kan forvente. ESA og komponentleverandørerne er stort set rørende enige om, at alle komponenter, der ikke er 100% rad hard og monteret i keramiske pakker (og x100 prisen), er at sidestille med billige kinesiske set-top box komponenter, tilfældigt fundet på elektronikmarkedet i Shenzen. *)

Alt hvad jeg påpeger er, at visse industrier og faggrupper har interesser i at opretholde et overdrevet kvalitetsniveau.

*) Panelkonklusionen i Space Passive Component Days, ESA 2016, parafraseret af undertegnede.

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten