グラフェン Changes the World

  イリノイ大学シカゴ工学部の研究者らは、グラフェンが、リチウム電池の火災から酸素を奪う可能性があると報告しています。 リチウム電池が発火する理由には、急速なサイクルや充放電、電池内の高温などがあります。これらの条件は、電池内部の正極（ほとんどのリチウム電池の場合はリチウム含有酸化物、通常はリチウムコバルト酸化物）が分解して酸素を放出する原因となります。この酸素が、十分な高熱下で電解質を分解して放出された他の可燃性生成物と結合すると、自然発火が起こる可能性があります。 「酸素が正極から出て、電池内の他の可燃性生成物と混ざるのを防ぐ方法があれば、火災が発生する可能性を減らすことができると考えました」と、UIC工学部の機械・産業工学の准教授であり、論文の原著者であるReza Shahbazian-Yassar氏は述べています。 研究者たちはまず、グラフェンを化学的に変化させて導電性を持たせた。次に、コバルト酸リチウム正極電極の微粒子を導電性グラフェンで包みました。 彼らは、グラフェンで包んだ酸化リチウムコバルト粒子を電子顕微鏡で観察したところ、高熱下での酸素の放出が、包んでいない粒子に比べて大幅に減少していることを確認した。 次に、包んだ粒子を結合材で結合させて使用可能な正極を形成し、リチウム金属電池に組み込んだ。電池のサイクル中に放出される酸素を測定したところ、非常に高い電圧でも正極から酸素がほとんど放出されないことがわかりました。 リチウム金属電池は、200サイクル後も良好な性能を維持していた。 「同じ条件下で性能が約45%低下した従来のリチウム金属電池と比較して、ラップド正極電池は、急速サイクル後に容量が約14%しか低下しなかった」とSharifi-Asl氏は述べている。 「私たちの研究では、正極に使用することで酸素の放出を確実に抑えることができ、携帯電話から車まであらゆるものに電力を供給しているこれらのバッテリーの火災リスクを大幅に低減できる可能性があることを示しています」 Graphene coating could help prevent lithium battery fires

ミュンヘン工科大学（TUM）のローランド・フィッシャー教授（無機・金属有機化学）との共同研究チームは、高効率のスーパーキャパシタを開発しました。このエネルギー貯蔵デバイスの基礎となるのは、現在利用されている電池と同等の性能データを持つ、新しく強力で持続可能なグラフェンハイブリッド材料です。 このハイブリッド材は、エネルギー貯蔵デバイスの正極として機能します。研究者たちは、チタンと炭素をベースにした実証済みの負極と組み合わせています。 この新しいエネルギー貯蔵デバイスは、最大73Wh/kgのエネルギー密度を達成しており、これはニッケル水素電池のエネルギー密度とほぼ同等であるだけでなく、16kW/kgの電力密度で他のほとんどのスーパーキャパシタよりもはるかに優れた性能を発揮します。 グラフェンハイブリッドの性能の決め手は、大きな比表面積と制御可能な細孔サイズ、そして高い導電性です。「この材料の高性能は、微多孔性MOFと導電性グラフェン酸の組み合わせに基づいています」と、筆頭著者のJayaramulu Kolleboyina氏は説明します。 「優れたスーパーキャパシタには、大きな表面が重要です。それは、材料内にそれぞれ多数の電荷キャリアを集めることを可能にします」。 研究者らは、巧みな材料設計により、グラフェン酸とMOFを連結するという偉業を成し遂げています。得られたハイブリッドMOFは、1グラムあたり900平方メートルという非常に大きな内面を持ち、スーパーキャパシタの正極として高い性能を発揮します。 しかし、新材料の利点はそれだけではありません。化学的に安定したハイブリッドを実現するには、成分間の強い化学結合が必要です。この結合は、明らかにタンパク質のアミノ酸間の結合と同じであるとフィッシャー教授は言う。「実際、我々はグラフェン酸とMOF-アミノ酸を接続し、一種のペプチド結合を作り出しているのです」。 ナノ構造成分間の安定した結合は、長期的な安定性という点で大きなメリットがあります。結合が安定していればいるほど、性能を大きく損なうことなく、より多くの充放電サイクルが可能になります。 比較のために。従来のリチウムアキュムレータの耐用年数は約5,000サイクルです。TUMの研究者が開発した新しいセルは、10,000サイクル後も90%近くの容量を維持しています。 Powerf

  Posted By  Graphene Council , Wednesday, September 2, 2020 マンチェスター大学の新しい研究では、 有機分子を含む蒸発溶液にグラフェンを添加することで、 特定の結晶形への選択性が大幅に向上することが実証されました。 これにより、 これまで全く未知の分野であった結晶工学の分野でのグラフェンの 新たな応用が可能になりました。 ダイヤモンドとグラファイトは、 両方とも炭素原子で構成されているため、多形ですが、 原子が結合して異なる構造を形成しているため、 非常に異なる特性を持っています。同じ概念は、 有機分子が相互作用して結晶を形成している場合にも適用できます 。 材料が分子レベルでどのように機能するかを理解し、 反応させることが鍵となります。 多形に関連した問題のために市場から排除された医薬品の例がいく つかあります。このように、特定のポリモルフの生産は、現在、 研究と産業の双方にとって根本的な問題であり、実質的な科学的・ 経済的課題を伴うものです。 研究チームを率いたシンツィア・カシラギ教授は、次のように述べています。「 最終的には、 グラフェンなどの先端材料とナノテクノロジーのツールによって、 溶液中の有機分子の結晶化を根本的に新しい方法で研究できること を示しました。私たちは今、 結晶工学の分野におけるグラフェンの可能性をさらに調査するため に、 医薬品や食品に一般的に使用されている分子に向かって進んでいく ことに興奮しています。」 ACS Nano誌に掲載された報告書では、研究チームは、 グラフェンの表面特性を調整することで、 生成される多形の種類を変えることが可能であることを示しています 。最も単純なアミノ酸であるグリシンを参照分子として使用し、 異なる種類のグラフェンを添加剤またはテンプレートとして使用し ています。 「これは、 結晶化実験における添加剤としてのグラフェンの使用に関する先駆 的な研究です。私たちは、 酸素含有量の異なるさまざまな種類のグラフェンを使用し、 グリシンの結晶化結果に与える影響を調べました。 グラフェンの酸素含有量を注意深く調整することで、 優先的な結晶化を誘導することが可能であることを観察しました」 とアドリアナ教授は述べています。 GRAPHENE ADDITIVES

  アメリカのインディアナ州パデュー大学のモーリス・J・ズクロウ研究所では、グラフェンを宇宙船の動力源として使用する新しい推進剤の処方法を開発しています。パデュー大学は、世界で初めて航空工学を取り入れた大学です。 この研究では、ロケットや宇宙船の燃料に使用される固体推進剤の燃焼率を高めることに成功しています。 Qiao氏が率いる研究チームでは、固体燃料を高導電性で多孔質のグラフェン発泡体に担持した組成物の製造方法とその使用方法を開発し、担持された固体燃料の燃焼率を向上させました。 また、グラフェンフォーム構造は高温でも熱的に安定であり、再利用が可能です。開発した組成物は、燃焼率と再利用性を大幅に向上させることができました。 Qiao氏によると、グラフェンフォームは超軽量で多孔質であるため、固体推進剤に適しており、科学者がロケット打ち上げの着火を助けるために燃料を注ぐことができる多くの穴が開いています。 グラフェンフォームは3次元の相互接続構造になっており、熱が素早く拡散して推進剤に着火するための効率的な熱輸送経路を実現しています。 「私たちの特許技術は、超音速などの分野では特に重要な高性能を提供します」「私たちのテストでは、機能化されたグラフェンフォーム構造を使用した場合、燃焼率が通常の9倍に向上することが示されました」とQiao氏は述べています。 Qiao氏によると、パデュー大学の発泡グラフェンの発見は、エネルギー変換装置やミサイル防衛システムなど、ナノ材料を特定の成果に合わせて調整することが役立つ他の分野にも応用できるという。 New hybrid energy method could fuel the future of rockets, spacecraft for exploration

Posted By  Graphene Council , Wednesday, August 26, 2020 マンチェスター大学と共同で開発された新しいグラフェンベースの非接触型決済システムが、 レストランでのパイロット試験を開始されました。 このシステムは、顧客の待ち時間を短縮し、感染症の感染リスクを軽減することができます。 この決済システム'Payper'では、印刷された電子アンテナを備えたスマートレシートに、顧客がスマホをタップし決済します。スマートフォンがレシートのアンテナからデータを読み取ると、請求書が作成され、顧客のスマートフォンに表示されます。顧客は、AndroidまたはApple Payで、アプリを使わずにわずか2回のクリックで、5秒以内に支払を完了します。 このアンテナにグラフェンを使うことで、高い柔軟性と、導電性、機械的強度をレシートのロールに加えることが出来ます。製造工程にわずかな量のグラフェンを導入することで、そのユニークなさまざまな利点を『スマート』なレシートロールに変換することができます。 このシステムを導入すると、顧客はテーブルで支払いを済ますことができ、スタッフは支払用のカード機に触れることがなくなり、新型感染症へのリスクを減らすことが可能になります。 BEYOND CHIP-AND-PIN: GRAPHENE’S QUICK, HYGIENIC SOLUTION TO RESTAURANT PAYMENT

科学論文によるグラフェン添加剤の性能検証 （ Posted By  Graphene Council , Monday, August 10, 2020 ） セメントモルタルやコンクリートの圧縮強度を向上させるために、アスペクト比の高いグラフェンプレートレットの重要性が確認されたことが、主要大学による新たな論文で明らかになりました。 アデレード大学が主導したこの研究では、First Graphene Ltd.が供給する高性能のPureGRAPH®添加剤を調査に使用しました。モルタルでは0.02%w/w、コンクリートでは0.01%w/wに相当する非常に低い添加量で、圧縮強度34.3%、曲げ強度38.6%の向上を記録しました。 研究者らは、プリスティングラフェン（PRG）粒子のアスペクト比が高くなるにつれて性能が向上することを観察し、ファーストグラフェン独自の電気化学プロセスで製造されたPureGRAPH®製品がセメントの性能を向上させるための理想的な候補であることを示しました。 研究者は、"本研究の結果から、プリスティングラフェンは、セメント複合材料の現在の欠点を改善するための建築材料への実用化において有望な添加剤であるだけでなく、セメント複合材料に使用されるセメント量の削減をサポートするための実現可能なオプションであり、大気中へのCO2フットプリントとCO2排出量を削減できる可能性があることを示している "と結論付けています。 Influence of pristine graphene particle sizes on physicochemical, microstructural and mechanical properties of Portland cement mortars