Bildanalys av grafen och utveckling av modeller med artificiell intelligens

Sammanfattning

Vårt mål är att ta fram en allmän bildteknik med hög genomströmning och låg kostnad som möjliggör noggrann och kvantitativ utvärdering av grafenflingor. Detta kommer att uppnås genom att kombinera det senaste automatiserade optiska mikroskopet och djupinlärningsalgoritmen. Grafen har en enorm potential i många tillämpningar, men innan grafen kan uppfylla denna potential måste storskaliga och reproducerbara produktionsprocesser utvecklas. Grafenflingor står för den allra största delen (> 85% enligt olika marknadsanalyser) av marknaden. De används ofta som förstärknings-
material i kompositer, batterier, beläggningar och filter.

Svenska leverantörer av grafenflingor arbetar hårt för att öka sin produktionsvolym. Ett viktigt gap är bristen på in-line karaktäriseringsmetoder för kontroll av produktionsprocesser och kvalitet med hjälp av hög genomströmning och billiga laboratorieinstrument. I detta projekt kommer vi att ta itu med denna utmaning genom att använda automatiserat optiskt mikroskop och maskininlärning för att kvantifiera storleken och tjockleksfördelningen hos exfolierade grafenflingor. En sådan metod är mycket önskvärd för producenter av grafenflingor eftersom den kan öka kvalitets-
kontrollen av volymproduktion.

Detta projekt omfattar provberedning och karaktärisering, bildprocess och analys samt utveckling av djupinlärningsmetoder. Slutligen kommer den utvecklade koden att överföras till industripartnerna. Projektet kommer att ha en direkt positiv inverkan på ett hållbart samhälle i Agenda 2030 med industri, innovation och infrastruktur och en indirekt positiv inverkan på jämställdhet.

Abstract in English

Graphene image analysis and artificial intelligence model development

We aim to bring a high-throughput, low-cost, general imaging technique that allows accurate and quantitative evaluation of graphene flakes. This will be achieved by combining the state-of-the-art automated optical microscope and deep learning algorithm. Graphene has a huge potential in many applications, but before graphene can fulfil this potential, large scale and reproducible production processes must be developed. Graphene flakes account for the vast majority (> 85% according to various market analyzes) of the market. They are often applied as reinforcement material in composites, batteries, coatings, and filters.

Swedish graphene flake suppliers are working hard to scale up their production volume. A vital gap is the lack of in-line characterization methods for control of the production processes and quality using high throughput and low-cost lab instruments. In this project, we will tackle this challenge by applying automated optical microscope and machine learning to quantify the size and thickness distribution of exfoliated graphene flakes. Such a method is highly desirable for graphene flake producers as it could boost the quality control of volume production. This project covers sample preparation and characterization, image process and analysis, and deep learning method development. Finally, the developed code will be transferred to the industry partners. The project will have a direct positive impact on a sustainable society in Agenda 2030 with Industry, innovation and infrastructure and one indirect positive impact with Gender equality.

Utlysning:
Samverkan kring kommersiella tillämpningar med grafen – hösten 2023

Projektpartners: Chalmers Industriteknik, Chalmers University of Technology, 2D fab, Graphmatech, Tenutec, Glenntex, LayerOne

Projektledare: Lilei Ye, Chalmers Industriteknik

Projektform: Innovationsprojekt

Bidrag: 760 000 kr

Projektets löptid: April 2024 - September 2025

Relaterade styrkeområden: