Grafeen. Foto Pixabay

Grafeen is een materiaal met ongelofelijke eigenschappen. Met 100 keer de kracht van staal is grafeen het sterkste materiaal dat ooit is getest. Het is bovendien buitengewoon geschikt als halfgeleider omdat het honderd keer sneller geleid dan het nu veel gebruikte silicium.

De toepassingen van grafeen – wat gemaakt wordt van pure carbon – zijn dan ook enorm. Denk aan supergeleiders, hoog gevoelige sensors en batterijen. Er is echter een groot probleem. Het materiaal om grafeen van te maken (grafiet) is niet duur, maar het industrieel proces wel. Dat is buitengewoon complex en kostenintensief. Daarom laat een echte doorbraak van grafeen al jaren op zich wachten. Maar de Technische Universiteit Delft schept met een nieuw model voor het industrieel proces nu hoop op verbetering.

liquid-phase exfoliation

Er zijn verschillende technieken om grafeen te produceren, de een nog duurder dan de ander. Een van de meest veelbelovende technieken is door middel van “liquid-phase exfoliation”. Bij deze techniek wordt grafiet in een vloeibare omgeving heel dun geschaafd totdat er lagen van grafeen zich losmaken van het bulkmateriaal.

Lorenzo Botto, Foto TU Delft

In het laboratorium werkt deze techniek al. Maar dat is op basis van trial-and error. Het lukt met andere woorden nog niet op continue basis. Daarvoor moet eerst meer bekend zijn over verschillende parameters die belangrijk zijn in het industrieel proces. Een onderzoeksteam onder leiding van Lorenzo Botto heeft hiervoor nu een model ontwikkeld. Dit model kan volgens de TU Delft worden gebruikt in software voor de optimalisatie van grootschalige productieprocessen.

Botto: “Het exfoliatie proces is moeilijk te modelleren. De aanhechting tussen grafeenlagen is niet eenvoudig te kwantificeren en de dynamische krachten die de vloeistof op het grafiet uitoefent zijn gevoelig en afhankelijk van de oppervlakte-eigenschappen en de geometrie.” De teamleden Catherine Kamal en Simone Gravelle hebben nu echter een model ontwikkeld en getest dat op basis van simulaties van moleculaire dynamica heeft bewezen dat het zeer accuraat kan zijn.

De onderzoeksresultaten van het team onder leiding van Botto zijn gepubliceerd in het Journal of Chemical Physics.

Word lid!

Op Innovation Origins lees je elke dag het laatste nieuws over de wereld van innovatie. Dat willen we ook zo houden, maar dat kunnen wij niet alleen! Geniet je van onze artikelen en wil je onafhankelijke journalistiek steunen? Word dan lid en lees onze verhalen gegarandeerd reclamevrij.

Over de auteur

Author profile picture Maurits Kuypers is als macro-econoom afgestudeerd aan de Universiteit van Amsterdam met als specialisatie internationale betrekking. Sinds 1997 is hij actief als journalist, eerst 10 jaar op de redactie van Het Financieele Dagblad in Amsterdam, daarna als freelance correspondent in Berlijn en Centraal-Europa. Bij technologische innovaties heeft hij ook altijd oog voor de financiële haalbaarheid van een project.