グラフェン Changes the World

  グラフェンの応用製品にも時代によって、変わってきています。 Graphene-infoの記事を参考にしたトップ10ランキング 　　　2015年　　　　　　⇒　2020年 エレクトロニクス　　⇒　医療 センサー　　　　　　⇒　センサー 電池　　　　　　　　⇒　電池 医療　　　　　　　　⇒　複合材料 複合材料　　　　　　⇒　自動車用途 スーパーキャパシタ　⇒　コーティング コーティング　　　　⇒　スーパーキャパシタ ３Dプリンター　　　⇒　熱伝導 太陽電池　　　　　　⇒　インク ディスプレイ　　　　⇒　エレクトロニクス

  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 A...

  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

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  

ナノテクエナジー社の協同創設者でもあるUCLAのリチャード・B カーナー教授研究室から2008年にこのような研究が発表されており、今また注目が集まっています。 数年前に、日本の有名大学の教授から、 グラフェンは疎水性で水性分散できないと指摘を受けたことがありました。 日本では、まだあまり知られていないようなのでご紹介します。 詳細は、オリジナル論文をご覧ください。 グラフェンナノシートの加工可能な水性分散液 グラフェンは、並外れた電気的特性、機械的特性、熱伝導率を備えており、 ナノエレクトロニクス、センサー、ナノコンポジット、バッテリー、スーパーキャパシター、水素貯蔵など、 多くの技術分野での潜在的な用途に大きな可能性を秘めています。 そして、そのほとんどのアプリケーションで使用するためには、 処理可能なグラフェンが大量に入手可能であることが必須条件です。 ところが、疎水性グラフェンまたはグラファイトを 分散剤の助けを借りずに水中に直接分散させることは 一般的に克服できない課題であると考えられていました。 高い比表面積を持つグラフェンシートは、互いに十分に分離されていない限り、 不可逆的な凝集体を形成する傾向があり、ファンデルワールス相互作用によりグラファイトを形成するために再スタックする傾向さえあります。 これは、ポリマーを付着させることにより、凝集を減らすことができますが、 ほとんどの用途では、外部安定剤の存在は望ましくありません。 個別に分離した状態で、比較的きれいなグラフェンシートを大量に生産する新しい戦略が必要です。 この論文では、グラファイトから得られた化学的に変換されたグラフェンシートが、 静電安定化により安定した水性コロイドを容易に形成できることを報告ししています。 この発見により、ポリマーまたは界面活性剤の安定剤を必要とせずに、水性グラフェン分散液の大規模生産への簡単なアプローチを開発することができました。私たちの発見は、低コストの溶液処理技術を使用してグラフェン材料を処理することを可能にし、多くの技術的用途にこのユニークなカーボンナノ構造を使用する大きな機会を開きます。 nature nanotechnology Processable aqueous dispersions...

physicsworld より カリフォルニア大学リバーサイド校（UCR）の研究者は、グラフェンを含有するエポキシ樹脂複合材料は、電子装置を電磁放射から遮蔽し、同時にこれらの装置内の過剰な熱を放散するために使用され得ることを発見しました。 電子機器がますます小型化され、ますます高い周波数で動作するようになるにつれて、さらに多くの熱および電磁波を発生させます。これらはEM波も熱を発生させるため、装置自体を劣化させるだけではなく、近隣の電子システムに悪影響を及ぼす可能性があります。電磁波放射は人間や動物の健康や環境にとっても害となる可能性もあります。 過剰な熱については、この熱を消散させる高い熱伝導率を有する界面材料を使用することによって解決されます。また電磁波を遮断するためには、電磁波シールド材料が使われます。 しかし、これら2種類の材料は、特性が非常に異なります。 効率的な熱伝導材料は通常絶縁体であるのに対して、優れたシールド材料は熱伝導率が低い可能性があります。 このことは、両方のタイプの材料を同じ装置で使用する必要があることを意味し、それが複雑さとコストを増すことになります。 UCRの研究者たちは、グラフェンを含む複合材料が、過剰な熱を放散しながら電磁波を遮断することができることを発見しました。 「驚くべきことに、グラフェン複合材料は、いわゆるパーコレーションしきい値を下回ってもEMエネルギーをブロックし、電気絶縁性を維持できることを発見しました（これは、熱界面材料にとって重要な特性です）。 「グラフェン複合材料は、99.998％以上の高周波電磁波を遮断することができます」と研究者は言います。「電磁シールドでは、電磁波がシールド材料内部の電荷担体と相互作用して電磁放射が反射または吸収される必要があります」と彼は説明します。この理由のために、遮蔽材料は導電性であるかまたは導電性フィラーを含まなければなりません。 グラフェンは優れた電気伝導体であり、この材料から作られたフィラーが電磁波を反射および吸収することを可能にします。それはまた、優れた熱伝導体です。これは、2D材料のフォノン（結晶格子振動の量子）のユニークな性質のおかげです。 Dual‐Functional Graphene Composites for Electr...

今まで、極低温で高い弾性を持つ材料は観察されていません。ほとんどの材料は、低温では硬くなり脆くなります。しかし、新しいグラフェンフォームは、液体ヘリウム（–269.15°C）にさらされても超弾性を維持します。このような低温でも柔軟性が保たれる材料は、宇宙で使用するための装置を構築するために使用することができると、サイエンスアドバンスでオンラインに発表されました。 Super-elasticity of three-dimensionally cross-linked graphene materials all the way to deep cryogenic temperatures この泡の中では、酸素原子が超薄2-D材料グラフェンのマイクロサイズのパッチをつないでメッシュ状の構造を作り出しています。このような低温でも、グラフェンのシートは容易に曲がることができ、そして引っ張りに抵抗があり、これらのシートを一緒に連結する炭素 - 酸素結合は強力なままなので、得られる材料は極低温条件において柔軟であるとのことです。–269.15°Cの中では、フォームは室温と同じように動作し、元の厚さの10分の1に圧縮された後でも、ほぼフルサイズに戻ります。この材料は、約1000℃に加熱して何百回も平らにしてもこの弾力性を保っていたと報告されています。 サイエンスニュース より

UCLAと他の二つの大学の研究者が、難燃性自己消火型モーションセンサーと発電機を設計しました。 http://newsroom.ucla.edu/releases/flame-resistant-wearable-sensors-safety-equipment この装置、消防士、石油掘削機、その他極端な気温や過酷な環境を扱う人々が着用する靴や衣服に埋め込むことができます。 自己発電センサーは、摩擦電気ナノ発電機の一種です。摩擦帯電は、ある材料が別の材料と摩擦するときに電子の交換からエネルギーを発生させます。この場合は、デバイス自体と着用者の衣服または皮膚、あるいはデバイスと地面です。 またこの装置は、歩行、走行、跳躍、静止の違いを感知できるため、着用者が危険にさらされたり、動けないでいるなどを検出できます。 摩擦電気ナノゲーターはすでに存在しますが、可燃性のプラスチックや織物などの材料を使用しているため、現在のモデルでは火や極端な温度に耐えることができません。 その問題を克服するために、新しい装置は研究者が発明したカーボンエアロゲルから作られています。エアロゲルは非常に軽量であり（体積の95％が空気中）、高温でも安定しているため、難燃性機器での使用に最適です。 「カーボンエアロゲルは電気を効率的に伝導し、環境に優しい材料を含んでいます」「エアロゲルはとても軽いので、着用者はデバイスさえも感じません」とEl-Kadyは言っています。 エアロゲルを形成するために、研究者たちは、ホルムアルデヒドとレゾルシノールの2種類の化学物質を、ポリアクリロニトリル繊維とわずか数ナノメートルの厚さの酸化グラフェンシートと混合しました。 彼らはそれからゲルを乾燥させて液体内容物を除去し、そしてそれを水素で満たされた小さなチャンバー中で加熱し、耐久性があるが軽量のカーボンエアロゲルナノ複合材料を残しました。 この研究は、グラフェン、酸化グラフェン、およびグラフェンスーパーバッテリーを製造しているNanotech Energyによってサポートされています。 Nano Enegyに掲載された論文 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285519301399

ライス大学とイラン科学技術大学の研究者らは、構造物のセンサーとして機能することができるユニークなセラミック材料を発見したことをアナウンスしました。 Graphene/hBN ceramic could act as a sensor for structures and aircraft セラミックは、弾性ひずみの下ではより導電性が高くなり、塑性ひずみの下ではより導電性が低くなり、建物、橋梁、航空機などの構造物に埋め込まれた新世代のセンサにつながる可能性があります。 弾性歪み下では、材料の内部構造は変化しません。しかし、塑性ひずみ下の同じ材料（この場合、変形するのに十分な弾性を超えてそれを伸ばすことによって生じる）は、その結晶格子を歪ませる。 GBNは、それぞれの場合で異なる電気的特性を示していることから、構造センサーとしてはふさわしい候補となっています。 六方晶窒化ホウ素がセラミックスの特性を向上させることができることをすでに判明していましたが、グラフェンを加えることで、驚くべき電気的特性とともに、グラフェンがさらに強くなり、用途が広くなることを発見しました。

Nanotech Energy 、 UCLA Energy Incubator 、およびグラフェンの最初の特許保有者が、高品質グラフェン系材料の製造における大きな成果を発表 理論的限界の範囲内で表面積貯蔵を拡大する技術的画期的な結果を発表 2019年1月16日11:53 AM東部標準時間 ニューヨーク - （BUSINESS WIRE） -グラフェン、グラフェン酸化物、グラフェンスーパーバッテリーの世界トップサプライヤーであるNanotech Energyは、ハイテク製品の製造における記念すべきハードルをクリアしたことを本日発表しました。Nanotech Energyに現在独占的にライセンスされているグラフェンの最初の特許は、2002年にNanotechの共同創設者でUCLAの化学および材料科学工学の教授であるRichard Kaner博士によって申請されています。 独自の技術により、Nanotech Energyは2500㎡/gを超える比類のない表面積を持つグラフェンを製造することができます。これはほぼ理論上の限界です。この2500㎡/g超のグラフェンはNanotech Energy社内でのみ使用されていますが、メチレンブルー吸着法測定2,000～2,200㎡/gの表面積を有する第２バージョンのグラフェンは購入可能です。 グラフェンは、1グラムあたり2,600㎡をわずかに超える理論表面積限界を持つ、カーボンの単層です。表面積は、どれだけの電子を蓄えることができるか、そして次にどれだけのエネルギーを電池およびスーパーキャパシタに蓄えることができるかを決定する。大きな表面積がなければ、グラフェンはその最上級の大部分を失い、グラファイトのようにふるまいます。 Nanotechの創設者兼CEOのJack Kavanaughは次のように述べています、「Nanotech Energyは、優れたエネルギー密度、電力密度、サイクル寿命、そして最も重要なのは安全性の境界に達する驚くべき技術を生み出しました。 それは会社と業界にとって刺激的な時です。」 Maher El-Kady博士は、次のように述べています。「グラフェンの特性は層の数によって異なることは広く認められています。私たちのグラフェンの大きな表面積は、グラフェン産業を劇的に変える可...

タイヤ＆パーツニュース（プレスリリース）より フォードが2014年から取り組んでいる研究の成果として、グラフェンをごく少量使用すると、望ましくないキャビンノイズを減らすことができるそうです。 フォードのチームは、燃料レール、エンジン、各種ポンプのカバーなどの部品に、ごく少量のグラフェンを使用する方法を考え出しました。その結果、不要な騒音を減らすことができます。フォードによると、新しい部品の外観は変わらないものの、ノイズを17％削減し、耐熱性を30％向上させることができるます。 一般的に、このようなカバーを追加すると重量が増え、燃費に影響を与えますが、グラフェンは軽量材料であるため、交換する部品の重量よりも低くなるので、実際に軽量化に寄与することができます。 年末までに生産に入ると予想され、最初にMustangとF-150で使用され、最終的には他のモデルに転用される予定です。 グラフェンを機能性材料として使う場合は、純度をあまり求められない場合が多いので、普及は早そうです。