Graphen-Produktion
Das Potenzial von Graphen hat die Welt in Atem gehalten, als es im Jahr 2004 erstmals aus Graphit isoliert wurde. Das zweidimensionale Material, das aus einer einzigen Schicht von Kohlenstoffatomen in einer sechseckigen oder "wabenförmigen" Struktur besteht, ist außerordentlich stark und hoch leitfähig. Dabei ist es circa eine Million Mal dünner ist als ein Blatt Papier. Diese einzigartigen Eigenschaften machen Graphen zu einem attraktiven Material für den Einsatz in der Elektronik, bei intelligenten Verpackungen, in der Biotechnologie, bei Superkondensatoren und Nanogeräten, um nur einige zu nennen. Obwohl das kommerzielle Potenzial beträchtlich ist, lieferten die Verfahren zur Gewinnung von defektfreiem Graphen bis vor kurzem so geringe Mengen, dass die Entwicklung dieses Potenzials für kommerzielle Anwendungen eher eine theoretische Möglichkeit als Realität blieb.
Die laufende Forschung hat nun zuverlässige Methoden zur Herstellung von Graphen im Labor etabliert, und der nächste Schritt – der Scale-Up des Prozesses - ist im Gange.
Vom Labor zur kommerziellen Produktion
Silverson-High-Shear Mischer bieten Forschern, die sich mit der Herstellung von Graphen beschäftigen, eine bewährte und skalierbare Methode der Graphen-Produktion. Eine der erfolgreichen Techniken zur Gewinnung von Graphen aus Graphit ist die Scher-Exfoliation in Flüssigkeit. Die hohe Scherwirkung eines Rotor-Stator-Mischers kann in Lösemittelsystemen oder bestimmten Tensiden defektfreies, wenig geschichtetes Graphen aus Graphit ablösen. Bei der Arbeit im Labormaßstab mit einem Silverson L5M-A, Labormischer lässt sich dieser Prozess recht einfach reproduzieren. Die Herausforderung besteht darin, die Ergebnisse der defektfreien Graphen-Produktion in großem Maßstab zu reproduzieren, um eine kommerzielle Nutzung zu ermöglichen.
Entwickelt für Skalierbarkeit
Silverson entwirft, konstruiert und fertigt seine Labormischer mit den gleichen Präzisionstoleranzen wie seine Produktionsmischer. Das gesamte Silverson-Sortiment an Mischern erzeugt aufeinander abgestimmte Rotorumfangsgeschwindigkeiten und Scherraten. Aus diesem Grund und wegen der Konstanz des Rotor-Stator Designs liefern alle unsere Maschinen skalierbare Ergebnisse. Dies ermöglicht die Reproduktion von Ergebnissen im Labormaßstab mit Mischern im Produktionsmaßstab.
Dies wurde in einer in der Fachzeitschrift Nature Materials, veröffentlichten Studie nachgewiesen, in der ein Team des Centre for Research on Adaptive Nanostructures and Nanodevices, Trinity College Dublin, Irland, zeigte, dass eine skalierbare Graphen-Produktion möglich ist. Silverson-Mischer wurden bei diesen erfolgreichen Graphen-Produktionsversuchen sowie bei weiteren, unabhängigen Forschungsarbeiten in den USA und anderswo eingesetzt.
Scale-up ist eine Kernkompetenz von Silverson, die bei der Entwicklung und Herstellung aller unserer Mischer berücksichtigt wird. Und eine wichtige Voraussetzung für den Scale-Up der Graphen-Produktion ist eine gleichbleibende Mischleistung. Unsere Ingenieure haben in enger Zusammenarbeit mit akademischen und industriellen Experten an der wissenschaftlichen Erforschung der Skalierung der Graphen-Produktion gearbeitet. Ein Bestandteil dieses Engagements von Silverson, um die Entwicklung dieser neuen Technologie voranzutreiben, ist unser voll ausgestattetes Testzentrum, in dem Kunden Versuche durchführen können.