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Dec 20, 2023

El grafito de Ceilán supera a otros materiales de grafito en un grafeno innovador

Vancouver, BC, 19 de julio de 2023 (GLOBE NEWSWIRE) -- Ceylon Graphite Corp. ("Ceilán") (TSX-V: CYL) (OTC: CYLYF) (FSE: CCY) se complace en anunciar que el grafito de Ceilán logró una nueva concentración. y

Vancouver, BC, 19 de julio de 2023 (GLOBE NEWSWIRE) -- Ceylon Graphite Corp. ("Ceilán") (TSX-V: CYL) (OTC: CYLYF) (FSE: CCY) se complace en anunciar que el grafito de Ceilán logró una nueva concentración. y registros de conductividad cuando se estudian en la fabricación de una plataforma de detección adaptable para detección química. La investigación, publicada en la revista “Nanoscale” de la Royal Society of Chemistry, fue realizada por socios del Centro de Investigación de Ciencias Moleculares del Imperial College de Londres e incorporó específicamente la veta de grafito de Ceilán para producir una tinta de grafeno pulverizable de baja tensión superficial que fue clave para la funcionalidad del sensor.

A continuación se destaca un resumen de los resultados de las pruebas, completadas en enero de 20231:

Se utilizó grafito de Ceilán para crear tintas de grafeno/polivinilpirrolidona de alta concentración, con concentraciones récord de 3,2 mg ml-1.

Se utilizó espectroscopía Raman para mostrar escamas de grafeno de alta calidad producidas mediante exfoliación en fase líquida.

El dispositivo de grafeno con sede en Ceilán se utilizó con éxito para detectar el pH dentro del rango de pH 3 a 11.

Estos resultados demuestran el potencial del grafito de alta calidad para potenciar la próxima generación de diagnósticos basados ​​en nanomateriales para la detección biológica y química.

"Nuestros hallazgos resaltan las prometedoras capacidades de detección de pH de los dispositivos de Ceilán basados ​​en grafeno para la detección de pH, que pueden implementarse para una variedad de aplicaciones médicas y ambientales", dijo el Dr. Felice Torrisi, autor correspondiente de este trabajo e investigador principal. “En particular, el “transistor de efecto de campo de grafeno activado por electrolito” (EG-GFET) fabricado con grafito de Ceilán supera a cualquier otro EG-GFET preparado mediante cualquier otra técnica, lo que demuestra las características únicas del grafito de Ceilán para tintas de grafeno de alta calidad con Grado electrónico adecuado para electrónica impresa de gran superficie, circuitos integrados y sensores. Vemos esto como un gran avance con el grafito de veta de Ceilán que tiene como objetivo descubrir el potencial de las tintas de grafeno para la electrónica impresa mediante la demostración de dispositivos de alto rendimiento adecuados para aplicaciones que van desde la electrónica flexible y portátil hasta la detección y la automoción”.

"Estamos encantados de que investigadores líderes a nivel mundial hayan descubierto las ventajas de nuestro grafito veteado con alto contenido de carbono y sus posibles aplicaciones en el mundo del grafeno y las nanotecnologías", dijo la directora ejecutiva de Ceilán, Sasha Jacob. "Esta es un área clave de nuestro desarrollo futuro y que proporciona productos de valor agregado de alto margen a nuestra cartera".

El Dr. Felice Torrisi es profesor titular de química de materiales 2D y electrónica portátil en el Departamento de Química del Imperial College de Londres y miembro del Trinity College de Cambridge. Anteriormente ocupó una cátedra universitaria en Tecnología del Grafeno en el Departamento de Ingeniería de la Universidad de Cambridge, donde dirigió conjuntamente el Centro de Formación Doctoral en Tecnología del Grafeno y el Centro de Grafeno de Cambridge.

Resultados en resumen:

Formulación de tinta de grafeno.

Las tintas de grafeno han surgido como un nuevo elemento revolucionario para la electrónica impresa, flexible y portátil de alto rendimiento.2 Entre los diversos métodos disponibles para preparar tinta de grafeno, se ha elegido la exfoliación en fase líquida asistida por sonicación (LPE) debido a su simplicidad y compatibilidad. con disolventes de bajo punto de ebullición. Este proceso implica someter grafito (en polvo o escamas) y solventes de bajo punto de ebullición, como 2-propanol (IPA), junto con pequeñas cantidades (20 mg) del estabilizador polimérico, lo que da como resultado una tinta de grafeno con las propiedades electrónicas deseadas para electrónica impresa y una vida útil de la tinta significativamente mejorada. Se seleccionó IPA como disolvente para la tinta de grafeno, ya que tiene un punto de ebullición de 82 °C y una tensión superficial impresionantemente baja de sólo 20,34 mN m-1, lo que satisface los criterios para un recubrimiento por pulverización escalable, así como para una impresión por inyección de tinta optimizada. tinta.3 El proceso de sonicación dura 9 horas, lo que garantiza una exfoliación completa de las hojuelas de grafito. Luego se emplea la centrifugación a entre 2.000 y 13.000 g para refinar aún más la tinta y eliminar eficazmente cualquier resto de escamas sin exfoliar.

El espectro de absorción óptica (OAS) de la tinta de grafeno, como se muestra en la Figura 1a, muestra el perfil característico asociado con las tintas de grafeno, un patrón de absorción plano en el espectro visible y un pico distintivo en la región UV, lo que confirma que la tinta está compuesta principalmente por copos de grafeno de alta calidad. Se estima que la concentración de escamas de grafeno en la tinta es ~ 1 mg mL-1 cuando se centrifuga a 13 000 gy hasta 3,2 mg mL-1 cuando se centrifuga a 2300 g (Figura 1b). Esta concentración supera en un orden de magnitud las reportadas en la literatura para tintas de grafeno estabilizadas con polivinilpirrolidona (PVP), lo que subraya la calidad excepcional y el potencial de esta formulación.

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Figura 1: Las tintas Ceilán muestran concentraciones óptimas de tinta de grafeno/PVP. a) Datos de la OEA para tinta de grafeno/PVP a base de Ceilán. b) La tinta de grafeno/PVP a base de Ceilán puede acomodar > × 3 la concentración de escamas que las tintas reportadas anteriormente cuando se preparan en condiciones similares.

Aplicación: Un transistor de efecto de campo de grafeno como biosensor de alto rendimiento escalable y de bajo costo

El canal EG-GFET se forma mediante un proceso automático de recubrimiento por pulverización, lo que garantiza una deposición consistente y escalable de la tinta de grafeno en la tira reactiva de PCB. La tinta de grafeno exhibe excelentes propiedades humectantes que contribuyen a la uniformidad de la película. A medida que las gotas de tinta individuales se funden en una fina película antes de evaporarse, este comportamiento de humectación juega un papel vital para lograr la uniformidad.

Si bien la adición de estabilizador de PVP mejora la concentración y la estabilidad de la tinta, es importante señalar que se sabe que el PVP afecta negativamente la conductividad eléctrica de las películas delgadas de grafeno nanoestructurado debido a sus propiedades aislantes. Sin embargo, se ha encontrado una solución utilizando una fuente de luz pulsada intensa (IPL) de xenón, que degrada eficazmente el polímero PVP sin someter el sustrato de PCB a temperaturas que excedan su umbral de descomposición. Este método resulta ser el más adecuado para esta aplicación específica. La tinta de grafeno recubierta por pulverización logró una resistividad de canal aproximada de 100 Ω después del recocido IPL, adecuada para electrónica flexible y plástica y utilizada actualmente en la industria.

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Figura 2: El recocido fotónico de grafeno de Ceilán mejora las propiedades eléctricas. a) Datos de espectroscopía Raman que indican la ausencia de modificaciones notables tras el recocido fotónico. b) El recocido IPL provoca una disminución de la resistencia de la película de grafeno.

La calidad de las hojuelas de grafeno se evalúa mediante espectroscopia Raman. La Figura 2a muestra los espectros Raman típicos de la tinta de grafeno depositada sobre Si/SiO2, antes y después del recocido fotónico (curvas negra y roja, respectivamente), para monitorear cualquier efecto potencial en las escamas SLG/FLG. Las curvas roja y negra en la Figura 2a exhiben los picos D característicos en aproximadamente 1346 cm-1, picos 2D en aproximadamente 2690 cm-1 y picos G en aproximadamente 1581 cm-1 (rojo) y 1580 cm-1 (negro). El pico D muestra un ancho completo a la mitad del máximo (FWHM) de 37,9 cm-1 (rojo) y 38,9 cm-1 (negro). Estos valores se alinean con los informados para las tintas de grafeno LPE, lo que indica la alta calidad de las escamas SLG y FLG en la tinta de grafeno y la ausencia de modificaciones notables tras el recocido fotónico.

Para evaluar el impacto del recocido fotónico en la resistencia eléctrica del canal EG-GFET, la tira reactiva de PCB se expone a tres intensidades diferentes de energía de xenón IPL (IPL). La exposición a 2,5 J cm-2, 3,75 J cm-2 y 5,0 J cm-2 da como resultado una disminución similar en la resistencia de 310 Ω (no recocido, curva roja) a 112 Ω, 108 Ω y 115 Ω, respectivamente. . En consecuencia, se emplea la energía IPL más baja (2,5 J cm-2) para todos los experimentos posteriores, lo que garantiza una resistencia mejorada del canal y minimiza el riesgo de daños a la PCB.

La respuesta de los EG-GFET a las variaciones de pH se investigó mediante la realización de experimentos que implicaban alterar el pH de la solución utilizando una base o ácido fuerte, mientras se monitoreaba la respuesta correspondiente. Los resultados obtenidos revelan información valiosa sobre la sensibilidad al pH de los EG-GFET. La Figura 3a ilustra la relación entre la corriente de drenaje (ID) y el voltaje de fuente de puerta (VGS) para los EG-GFET expuestos a valores de pH que oscilan entre 3 y 11. En particular, la gráfica muestra un cambio discernible del punto de Dirac de 60 mV a 270 mV, que indica la sensibilidad de los dispositivos a los cambios de pH. Es importante resaltar que esta sensibilidad al pH se atribuye al tipo y densidad de defectos no intencionales introducidos durante el proceso LPE.

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Figura 3: respuesta del pH del sensor químico de grafeno con base en Ceilán. a) Cambio en las curvas de transferencia eléctrica características de EG-GFET al cambiar el pH de la solución. b) Cambio transitorio de pH dentro del rango de 7,2 – 7,5 unidades de pH.

El correspondiente cambio dependiente del pH en el punto de Dirac se muestra en la Figura 3a, que muestra un punto de Dirac máximo de 270 mV a pH 11. Un análisis de ajuste lineal de los valores del punto de Dirac (línea discontinua roja) revela una sensibilidad de 25,8 ± 0,5 mV por pH dentro del rango de pH lineal de 11 a 3. Si bien esta sensibilidad cae por debajo del máximo teórico predicho por la ecuación de Nernst (59,16 mV por pH), supera a los sensores de pH de grafeno preparados utilizando técnicas alternativas de fabricación de grafeno, como la deposición química de vapor ( Grafeno cultivado con CVD) en SiO2 (21–22 mV por pH), grafeno suspendido (17 mV por pH), grafeno epitaxial sobre carburo de silicio (19 mV por pH) y grafeno exfoliado mecánicamente en SiO2 (20 mV por pH). Además, los cambios transitorios de pH observados en la Figura 3b muestran cómo los dispositivos de grafeno responden a los cambios de pH en <10 s, con una resolución tan pequeña como 0,04 unidades de pH. Estos hallazgos resaltan las prometedoras capacidades de detección de pH de los dispositivos de detección de pH basados ​​en grafeno de Ceilán, que pueden implementarse para una variedad de aplicaciones médicas y ambientales.

Observaciones finales:

Ceilán tiene las características correctas para convertirse en un actor clave en la preparación de tinta de grafeno y logró las concentraciones más altas de escamas de grafeno en las tintas, según se estima utilizando OAS. Esta alta concentración de escamas de grafeno ofrece varias ventajas durante el proceso de recubrimiento por pulverización. En primer lugar, promueve una mayor uniformidad en la deposición de la tinta de grafeno. Además, el aumento de la proporción de grafeno a PVP conduce a una mayor conductividad de las escamas, ya que la deposición excesiva de PVP puede dificultar la conductividad. El análisis de espectroscopía Raman de la tinta de grafeno funcionalizado demostró resultados consistentes con los observados en el grafeno LPE, lo que indica un área de defecto baja. Esta característica mejora aún más la calidad general y el rendimiento de la tinta de grafeno.

La combinación de estas propiedades únicas permitió por primera vez la detección exitosa del pH utilizando una arquitectura Lab-on-PCB. El sensor basado en grafeno mostró una sensibilidad de pH de 25 mV por unidad de pH, lo que demuestra su capacidad para medir con precisión las variaciones de pH. Además, se encontró que los tiempos de respuesta del sensor eran inferiores a 10 segundos, lo que destaca su rendimiento rápido y eficiente. Este avance en la detección de pH que utiliza la plataforma Lab-on-PCB demuestra el potencial del grafeno derivado de Ceilán para permitir tecnologías de detección avanzadas.

Acerca de Ceilán Graphite Corp.

Ceilán es una empresa pública que cotiza en TSX Venture Exchange, que se dedica a la extracción de grafito y al desarrollo y comercialización de aplicaciones y productos innovadores de grafeno y grafito. Se sabe que el grafito extraído en Sri Lanka es uno de los de mayor calidad del mundo y se ha confirmado que es adecuado para ser fácilmente actualizable para una variedad de aplicaciones, incluidos los mercados de alto crecimiento de vehículos eléctricos y almacenamiento de baterías, así como la construcción y la atención médica. y sectores de pinturas y revestimientos. El Gobierno de Sri Lanka ha concedido a Sarcon Development (Pvt) Ltd., filial de propiedad absoluta de Ceilán, una licencia IML de categoría A para su mina K1 y derechos de exploración en un terreno de más de 120 km². Estas redes de exploración (cada una de un kilómetro cuadrado de área) cubren áreas de producción histórica de grafito desde principios del siglo XX y representan la mayoría de los yacimientos de grafito conocidos en Sri Lanka.

Más información sobre Ceilán está disponible en www.ceylongraphite.com

Sasha Jacob, directora ejecutiva y Rita Thiel, presidenta de la junta directiva

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Ni TSX Venture Exchange ni su Proveedor de Servicios de Regulación (como se define ese término en las políticas de TSX Venture Exchange) aceptan responsabilidad por la adecuación o precisión de este comunicado.

DECLARACIONES A FUTURO:

Este comunicado de prensa contiene información prospectiva tal como se define dicho término en las leyes de valores aplicables, que se relacionan con eventos futuros o desempeño futuro y reflejan las expectativas y suposiciones actuales de la administración. La información prospectiva incluye declaraciones sobre el valor potencial de las tintas de grafeno producidas con grafito de Ceilán, aplicaciones para futuras tecnologías de tinta de grafeno, el papel de Ceilán como líder potencial del mercado en la preparación de tecnología de tinta de grafeno, expectativas relacionadas con el desarrollo de las propiedades de Ceilán, asociaciones estratégicas, clientes potenciales y ventas, planes para las subsidiarias de Ceilán y las operaciones mineras de Ceilán. Dichas declaraciones prospectivas reflejan las creencias actuales de la administración y se basan en suposiciones hechas por Ceilán e información actualmente disponible para ella, incluida la suposición de que no hay cambios materiales adversos que afecten el desarrollo y la producción en la mina M1 o en otras propiedades, pruebas relacionadas. El rendimiento del material de grafito de veta de Ceilán es exacto, no habrá cambios materiales adversos en los precios del grafito y del metal, habrá una demanda continua de baterías alimentadas con grafito, se obtendrán todos los consentimientos, licencias, permisos y aprobaciones necesarios, incluidos varios locales. Licencias gubernamentales. Se advierte a los inversores que estas declaraciones prospectivas no son promesas ni garantías y están sujetas a riesgos e incertidumbres que pueden causar que los resultados futuros difieran materialmente de los esperados. Los factores de riesgo que podrían causar que los resultados reales difieran materialmente de los resultados expresados ​​o implícitos en la información prospectiva incluyen, entre otras cosas, que los resultados de las pruebas de grafito de Ceilán sean inexactos o incompletos, que el mercado de tecnologías relacionadas con la tinta de grafeno no se desarrolle como se esperaba. , falta de obtención o mantenimiento de patentes y tecnología patentada, pérdida o falta de adquisición de grafito de alta calidad disponible, cualquier falta de obtención o retrasos en la obtención de las licencias, permisos, aprobaciones y consentimientos reglamentarios requeridos, la imposibilidad de acceder a financiación según sea necesario, una situación económica general crisis económica, un precio de las acciones volátil, huelgas laborales, malestar político, cambios en el régimen regulatorio minero que rige a Ceilán, un incumplimiento de las regulaciones ambientales y un debilitamiento de la dependencia del mercado y la industria del grafito de alta calidad. Ceilán advierte al lector que la lista anterior de factores de riesgo no es exhaustiva.

1 Fenech-Salerno, B., Holicky, M., Yao, C., Cass, AEG y Torrisi, F. Una plataforma de transistores de grafeno pulverizado para una detección química rápida y de bajo costo. Nanoescala15 , 3243-3254. (2023).

2 Torrisi, F. & Carey, T. Graphene, cristales bidimensionales relacionados y sistemas híbridos para electrónica impresa y portátil. Nano hoy23, 73–96 (2018).

3 Lefebvre, AH & Mcdonell, VG Consideraciones generales. en Atomización y aerosoles (eds. Brenn, G., Hung, DLS, Herrmann, M. & Chigier, N.) 1–16 (Taylor & Francis Group, 2017).

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