p Engenheiros da Monash University da Austrália desenvolveram tecnologia pioneira que pode ajudar a indústria a identificar e exportar grafeno de alta qualidade mais barato, mais rápido e mais preciso do que os métodos atuais. p Publicado hoje em jornal internacional Ciência Avançada , pesquisadores usaram o conjunto de dados de um microscópio óptico para desenvolver um algoritmo de aprendizado de máquina que pode caracterizar as propriedades e qualidade do grafeno, sem preconceito, em 14 minutos.

p Esta tecnologia é uma virada de jogo para centenas de fabricantes de grafeno ou óxido de grafeno em todo o mundo. Isso os ajudará a aumentar a qualidade e a confiabilidade de seu suprimento de grafeno em um tempo rápido.

p Atualmente, os fabricantes só podem detectar a qualidade e as propriedades do grafeno usado em um produto após sua fabricação.

p Por meio deste algoritmo, que tem potencial para ser implementado globalmente com suporte comercial, os produtores de grafeno podem ter certeza de produto de qualidade e remover o processo demorado e caro de uma série de técnicas de caracterização para identificar as propriedades do grafeno, como a espessura e o tamanho das camadas atômicas.

p O professor Mainak Majumder do Departamento de Engenharia Mecânica e Aeroespacial da Monash University e do Centro de Transformação da Indústria Habilitada para Grafeno do Australian Research Council liderou este estudo inovador.

p Os co-autores do estudo são Md. Joynul Abedin e Dr. Mahdokht Shaibani (Monash, Departamento de Engenharia Mecânica e Aeroespacial), e Titon Barua (Vimmaniac Ltd., Bangladesh).

p “O grafeno possui extraordinária capacidade de condutividade elétrica e térmica. É amplamente utilizado na produção de membranas para purificação de água, armazenamento de energia e em tecnologia inteligente, como sensores de carga de peso em pontes de tráfego, "Professor Majumder disse.

p "Ao mesmo tempo, o grafeno é bastante caro quando se trata de uso em grandes quantidades. Um grama de grafeno de alta qualidade pode custar até US $ 1, 000 AUD ($ 720 USD), uma grande porcentagem disso se deve ao custoso processo de controle de qualidade.

p "Portanto, os fabricantes precisam ter certeza de que estão comprando o grafeno da mais alta qualidade do mercado. Nossa tecnologia pode detectar as propriedades do grafeno em menos de 14 minutos para um único conjunto de dados de resolução 1936 x 1216. Isso economizará tempo e dinheiro vitais para os fabricantes, e estabelecer uma vantagem competitiva em um mercado em crescimento. "

p Descoberto em 2004, o grafeno é apontado como um material maravilhoso por sua excepcional leveza, propriedades finas e ultra-flexíveis. O grafeno é produzido através da esfoliação do grafite. Grafite, uma forma cristalina de carbono com átomos dispostos hexagonalmente, compreende muitas camadas de grafeno.

p Contudo, a tradução desse potencial para produtos da vida real e utilizáveis ​​tem sido lenta. Um dos motivos é a falta de confiabilidade e consistência do que está disponível comercialmente como grafeno.

p O método mais usado de produção de folhas de grafeno e óxido de grafeno é por esfoliação em fase líquida (LPE). Nesse processo, as folhas de camada única são removidas de sua contraparte 3-D, como grafite, filme de óxido de grafite ou grafite expandida por forças de cisalhamento.

p Mas, isso só pode ser visualizado usando uma amostra seca (ou seja, uma vez que o grafeno foi revestido em uma lâmina de vidro).

p "Embora tenha havido uma forte ênfase nas diretrizes de padronização de materiais de grafeno, não há praticamente nenhuma maneira de monitorar o processo fundamental da unidade de esfoliação, a qualidade do produto varia de laboratório para laboratório e de um fabricante para outro, "Dr. Shaibani disse.

p "Como resultado, discrepâncias são frequentemente observadas nas características de desempenho da propriedade relatadas, mesmo que o material seja considerado grafeno.

p "Nosso trabalho pode ser importante para as indústrias interessadas em fornecer grafeno de alta qualidade a seus clientes com funcionalidade e propriedades confiáveis. Há várias empresas listadas na ASX tentando entrar neste mercado de bilhões de dólares, e essa tecnologia pode acelerar esse interesse. "

p Os pesquisadores aplicaram o algoritmo a uma variedade de 18 amostras de grafeno - oito das quais foram adquiridas de fontes comerciais e as demais produzidas em um laboratório sob condições de processamento controladas.

p Usando um microscópio óptico polarizado quantitativo, pesquisadores identificaram uma técnica para detectar, classificar e quantificar o grafeno esfoliado em sua forma natural de dispersão.

p Para maximizar as informações geradas a partir de centenas de imagens e um grande número de amostras de maneira rápida e eficiente, pesquisadores desenvolveram um algoritmo de aprendizado de máquina não supervisionado para identificar clusters de dados de natureza semelhante, e, em seguida, use a análise de imagem para quantificar as proporções de cada cluster.

p Abedin disse que este método tem potencial para ser usado para a classificação e quantificação de outros materiais bidimensionais.

p "A capacidade de nossa abordagem de classificar o empilhamento em escala de sub-nanômetro a micrômetro e medir o tamanho, espessura, e a concentração de esfoliação em dispersões genéricas de grafeno / óxido de grafeno é excitante e representa uma promessa excepcional para o desenvolvimento de produtos de energia e termicamente avançados, "Sr. Abedin disse.

p Professor Dusan Losic, Diretor do Centro de Transformação da Indústria Habilitada para Grafeno do Australian Research Council, disse:"Esses resultados excepcionais de nosso Centro de Pesquisa ARC terão um impacto significativo na indústria emergente de grafeno multibilionária, dando aos fabricantes e usuários finais de grafeno uma ferramenta de controle de qualidade simples para definir a qualidade de seus materiais de grafeno produzidos, que atualmente está faltando."