First Graphene Limited: Große Fortschritte in der VFD-Entwicklung

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Expansion/Studienergebnisse
First Graphene Limited: Große Fortschritte in der VFD-Entwicklung

24.01.2020 / 08:48
Für den Inhalt der Mitteilung ist der Emittent / Herausgeber verantwortlich.

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24. Januar 2020

Große Fortschritte in der VFD-Entwicklung

Die wichtigsten Punkte

- Neu entwickelte Aufbereitungsstufe verbessert die Oxidationsniveaus der
Graphenoxidoberfläche.

- Verbesserte Methodik zur Steuerung der Oberflächenoxidation für gezielte
Anwendungen.

- Fortsetzung der Arbeiten, um die Anwendungsanforderungen der Endbenutzer
zu verstehen, wie z. B. Toxizitätsniveaus bei biologischen Anwendungen,
Antifouling-Eigenschaften bei Membranen und Einsatz bei der
Wasserfiltration.

- Die Ergebnisse bieten das Potenzial, für unterschiedliche Anwendungen
individuell angepasstes Graphenoxid bereitzustellen.

- Jetzt werden Betriebsparameter festgelegt, um Leistungsdaten für die
zukünftige Verwendung bei der Skalierung des Systems für die kommerzielle
Produktion bereitzustellen.

First Graphene Limited ("FGR" oder "das Unternehmen") (ASX: FGR), ein
Unternehmen für hochmoderne Werkstoffe, berichtet über den aktuellen Stand
der in Zusammenarbeit mit 2D Fluidics Pty Ltd am Vortex Fluidic Device (VFD)
in den Einrichtungen des Unternehmens am Graphene Engineering and Innovation
Centre (GEIC) in Manchester, Vereinigtes Königreich, und an der Flinders
University durchgeführten Arbeiten.

Hintergrundinformation zu Graphenoxid

Graphenoxid (GO) ist das chemisch modifizierte Derivat von Graphen, wobei
die Basisflächen und Kanten mit sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppen wie
z. B. Hydroxyl-, Epoxid- und Carboxylgruppen funktionalisiert wurden. Diese
Sauerstofffunktionalitäten machen GO hydrophil und damit dispergierbar. Es
bilden sich homogene kolloidale Suspensionen in Wasser und den meisten
organischen Lösungsmitteln. Dies macht es ideal für den Einsatz in einer
Reihe von Anwendungen.

Das bis dato am weitesten verbreitete Verfahren zur Synthese von Graphenoxid
ist die Hummer-Methode. Dieses Verfahren erfordert typischerweise starke
Säuren und Oxidationsmittel wie Kaliumchlorat (KClO3), Salpetersäure (HNO3),
konzentrierte Schwefelsäure (H2SO4) und Kaliumpermanganat (KMnO4). An der
Verbesserung der Synthesemethoden unter Beibehaltung einer hohen
Oberflächenoxidation wurde viel gearbeitet. All diese Arbeiten benötigten
aber starke Säuren und Oxidationsmittel.

Über ihre Tochtergesellschaft 2D Fluidics Pty Ltd entwickelt FGR eine
schonendere Verarbeitungsroute für oxidiertes Graphen. Das Ziel besteht
darin, kontrollierte Stufen der Oberflächen-Sauerstoff-Funktionalität
bereitzustellen, um eine bessere Kompatibilität in wässrigen und organischen
Systemen zu bieten. Dies führt nicht zu höheren Sauerstoffwerten (und
anderen Defekten), die sich aus der Hummer-Methode und ihren nachfolgenden
Reduktionsschritten ergeben. Es bietet auch die Möglichkeit, den
Oxidationsgrad der Oberfläche "einzustellen oder zu optimieren", damit er
für die entsprechenden Anwendungen geeignet ist.

Abbildung 1: Synthese von Graphenoxid mittels der chemischen Syntheseroute1
im Vergleich zur VFD-Route (Vortex Fluidics Device)

1Adetayo et al Open Journal for Composite Materials, 2019, 9, 207-229.
Synthesis and fabrication of graphene and graphene oxide.

FGRs Verfahren synthetisiert GO direkt aus Grafit unter Verwendung von
wässrigem H2O2 als grünes Oxidationsmittel. Für die Umwandlung der
H2O2-Moleküle
in eine aktivere peroxidische Art wurden verschiedene Energiequellen
verwendet, wie z. B. eine Kombination aus einem gepulsten Nd: YAG-Laser
und/oder anderen Lichtquellen. Die Bestrahlung fördert die Dissoziation von
H2O2 in Hydroxylradikale, was dann zu einer Oberflächenoxidation führt.

Die Technologie wurde erfolgreich in die FGR-Labore des Graphene Engineering
and Innovation Centre (GEIC) in Manchester übertragen und dort
weiterentwickelt und optimiert, um zukünftige Probleme bei der
Hochskalierung zu identifizieren, zu verstehen und zu lösen.

Abbildung 2: oxidiertes Graphen, hergestellt aus 2 verschiedenen
Ausgangsmaterialien; (a) Grafiterz und (b) PureGRAPH(R)-Graphen. Beide
Ausgangsmaterialien lieferten oxidierte Graphenblättchen mit einem erhöhten
Grad an Oberflächenoxidation.

Abbildung 3: REM (oben links) und Raman-Analyse oxidierter Blättchen (oben
rechts). Die Raman-Analyse zeigt die Änderungen der Peak-Positionen und die
Zunahme der Verhältnisse der Peak-Intensität, was die Synthese oxidierter
Oberflächen bestätigt.

Abbildung 4: AFM-Höhenabbildungen der oxidierten Graphenblättchen

Die XPS-Analyse zeigte, dass die Verwendung des Vorbehandlungsschritts in
Kombination mit dem Nahinfrarotlaser oxidierte Graphenblättchen mit einer
durchschnittlichen Oberflächenoxidation von ~ 30-35 % lieferte. Dies wird
die Kompatibilität mit wässrigen Systemen verbessern.

Weitere Versuche haben bereits gezeigt, dass das zweistufige Verfahren
reproduzierbar sowie vielseitig ist und man damit unterschiedliche
Grafit-Ausgangsmaterialien aufbereiten kann. Das multidisziplinäre Team hat
festgestellt, dass die Kontrolle der Zufuhrrate und des Energieeintrags es
uns ermöglichen wird, die Oberflächenoxidation zu kontrollieren und ein
einheitliches Material bereitzustellen, das nach Bedarf für eine Reihe von
Anwendungen individuell angepasst werden kann.

Abbildung 5 zeigt diesen Anstieg des Oberflächensauerstoffgehalts für zwei
Ausgangsmaterialien: Grafiterz (oben) und PureGRAPH(R)-Graphen (unten). In
beiden Fällen nimmt die Funktionalität des Oberflächensauerstoffs zu,
während wir das zweistufige Verfahren durchlaufen. Das Endprodukt weist eine
Reihe von funktionellen Gruppen auf, einschließlich C-, C=O und COOH.

Abbildung 5: XPS-Analyse. Die XPS-Analyse zeigt die Zunahme der Oxidation
nach Vorbehandlung und VFD-Aufbereitung (Vortex Fluidics Device). Das obere
Diagramm zeigt Grafit als Ausgangsmaterial, das untere Diagramm zeigt
PureGRAPH-Graphen als Ausgangsmaterial.

Nächste Schritte

Es werden jetzt Betriebsparameter festgelegt, um Leistungsdaten für die
zukünftige Verwendung bei der Skalierung des Systems für die kommerzielle
Produktion bereitzustellen.

Es wird auch mit der Prüfung der Endanwendungen begonnen, einschließlich,
jedoch nicht darauf beschränkt, der Verwendung in elektronischen Geräten,
der Prüfung der Toxizität für biologische Anwendungen, für
Wasserfiltrationsmembranen und der Beimischung in Membranen zur Untersuchung
der Antifouling-Eigenschaften.

Craig McGuckin, Managing Director von FGR, sagte: "Die komplementären
Charakterisierungstechniken zur Bestätigung der Synthese des oxidierten
Graphens geben uns Gewissheit, dass wir auf dem richtigen Weg sind, ein
Material zu produzieren, das mit dem historischen GO vergleichbar ist und
mit der konventionellen Hummers-Methode hergestellt wurde. Wir prüfen
derzeit die Endanwendungen und untersuchen daher eine Reihe von
Möglichkeiten, einschließlich aber nicht darauf beschränkt, der Verwendung
in Geräten, der Überprüfung der Toxizität für biologische Anwendungen,
für
Wasserfiltrationsmembranen und die Beimischung in Membranen zur Untersuchung
der Antifouling-Eigenschaften."

Über First Graphene Ltd. (ASX: FGR)

First Graphene Ltd. ist ein führender Anbieter von
Hochleistungs-Graphenprodukten. Das Unternehmen besitzt eine robuste
Produktionsplattform, die auf der unternehmenseigenen Belieferung mit sehr
reinen Rohmaterialien und einer etablierten Produktionskapazität von 100
Tonnen Graphen pro Jahr basiert. Kommerzielle Anwendungen werden jetzt in
Verbundwerkstoffen, Elastomere, im Brandschutz, im Baugewerbe und in der
Energiespeicherung avanciert.

First Graphene Ltd. ist in Australien börsennotiert (ASX: FGR) und ihr
primärer Produktionsstandort befindet sich in Henderson in der Nähe von
Perth, Western Australia. Das Unternehmen wurde vor Kurzem in Großbritannien
als First Graphene (UK) Ltd. in das Handelsregister eingetragen und ist ein
Tier-1-Partner im Graphene Engineering Innovation Centre (GEIC) in
Manchester, Großbritannien.

Über die Universität von Manchester

Die Universität von Manchester ist die Heimat von Graphen - hier wurde das
Material mit einer Stärke von nur einer Atomlage zuerst isoliert. Heute
verfügen wir über einen beispiellosen Umfang an akademischem Fachwissen und
arbeiten mit Dutzenden von Partnern zusammen. Indem wir die
Forschungsleistung zusammen mit der umfangreichen Infrastruktur nutzen, die
wir eingerichtet haben, können wir die Investitionen in Grundlagenforschung
und Einrichtungen wirksam einsetzen, um gemeinsam Wert, geistiges Eigentum
und Fähigkeiten zu generieren, die für die Entwicklung von Produkten und
Anwendungen erforderlich sind.

Produktpalette von PureGRAPH(TM)

Graphen-Pulver von PureGRAPH(TM) sind in großen Mengen in lateralen
Plättchengrößen von 20 µm, 10 µm und 5 µm erhältlich. Die
Produkte sind
leistungsstarke Additive, die sich durch hohe Qualität und einfache
Handhabung auszeichnen.

Mit Genehmigung des Boards wurde diese Pressemitteilung von Peter R. Youd,
Director, Chief Financial Officer und Company Secretary, zur
Veröffentlichung freigegeben.

Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an:

Craig McGuckin
Managing Director
First Graphene Ltd.
Tel. +611300 660 448

Warwick Grigor
Non-Executive Chairman
First Graphene Ltd.
Tel. +61 417 863187

info@firstgraphene.com.au
www.firstgraphene.com.au

Im deutschsprachigen Raum

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Dies ist eine Übersetzung der ursprünglichen englischen Pressemitteilung.
Nur die ursprüngliche englische Pressemitteilung ist verbindlich. Eine
Haftung für die Richtigkeit der Übersetzung wird ausgeschlossen.


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