Utvärdering av metoder för att mäta grafen i luft

Syfte och mål

Syftet var att generera och utvärdera olika tekniker för att mäta grafen i luft. Projektet genomfördes på ett laboratorium i Tyskland. Försöken genomfördes enligt plan. Vi genererade en aerosol av 11 olika grafenmaterial (grafen, grafenoxid, reducerad grafenoxid, grafen-nanoplatlets) från olika tillverkare. Vi mätte aerosolen med flera olika direktvisande tekniker som mäter partiklar i olika storleksintervall (SMPS, OPC, AAC, microaethelometer) samt samlade in genererade prover för analys med SEM.

Resultat och förväntade effekter

Vi genererade en stabil aerosol för några av materialen (framförallt för grafenoxid) men för några av de övriga (grafen och grafen nanoplatelets) såg vi att materialen agglomererade till stora partiklar, vilka inte kunde komma fram till själva exponeringskammaren. För grafenoxid kunde vi generera en stabil monodispersiv aerosol. Där kunde vi tydligt se att olika instrumenttyper (detektionsmetoder) gav olika resultat för storleken för samma material. De genomförda försöken har underlättat tolkningen av mätdata i faktiska arbetsmiljöer, vilket var målet för projektet.

Upplägg och genomförande

Upplägget fungerade mycket väl där vi hade tillgång till många välkaraktäriserade material från grafen-familjen. Genereringen på laboratoriet fungerade väl för grafenoxid, men sämre för de övriga materialen då de agglomererade snabbt. Resultaten från instrumenten stöddes av de efterföljande SEM-analyserna. Då vi lyckades generera grafenoxid förstod vi, med försöken, att den ”platta” strukturen på grafen påverkar hur signalerna från de direktvisande instrumenten ser ut och påverkas. Således kunde vi trots begränsad experimenttid dra viktiga slutsatser.

Abstract in English

Evaluation of methods for measuring graphene in air

Purpose and goal
The aim was to generate and evaluate different techniques for measuring graphene in air. The project was carried out at a laboratory in Germany. The trials were carried out according to plan. We generated an aerosol of 11 different graphene materials (graphene, graphene oxide, reduced graphene oxide, graphene nanoplatelets) from different manufacturers. We measured the aerosol with several different direct-viewing techniques that measure particles in different size ranges (SMPS, OPC, AAC, microaethelometer) and collected generated samples for analysis with SEM.

Results and expected effects
We generated a stable aerosol for some of the materials (primarily for graphene oxide) but for some of the others (graphene and graphene nanoplatelets) we saw that the materials agglomerated into large particles, which could not reach the exposure chamber itself. For graphene oxide, we were able to generate a stable monodispersive aerosol. There, we could clearly see that different instrument types (detection methods) gave different results for the size of the same material. The tests carried out have facilitated the interpretation of measurement data in actual work environments, which was the goal of the project.

Layout and implementation
The setup worked very well where we had access to many well-characterized materials from the graphene family. The generation in the laboratory worked well for graphene oxide, but worse for the other materials as they agglomerated quickly. The results from the instruments were supported by the subsequent SEM analyses. When we succeeded in generating graphene oxide, we understood, with the experiments, that the "flat" structure of the graphene affects how the signals from the direct-display instruments look and are affected. Thus, despite limited experimental time, we were able to draw important conclusions.

Utlysning:
Strategiska projekt 2022

Projektpartners: Sahlgrenska universitetssjukhuset, Chalmers Industriteknik

Projektledare: Håkan Tinnerberg, Sahlgrenska universitetssjukhuset

Projektform: Strategiskt projekt

Bidrag: 440 000 kr

Projektets löptid: November 2022 - december 2023

Relaterade projekt:
Utveckling av metoder för exponerings- och riskbedömning för yrkesmässig hantering av material i grafenfamiljen
Säker introduktion och nyttjande av grafen i svensk industri

Relaterade styrkeområden: