Nietłukący i giętki, w medycynie i telefonie
Właściwości i możliwości grafenu są omawiane szeroko w świecie nowych technologii. Nietłukące się ekrany dotykowe w smartfonach są jednym z bardziej banalnych zastosowań. Grafen umożliwia bezprzewodową przepustowość 1 terabajta danych na sekundę i tworzy nowe możliwości dla medycyny - jest uważany za materiał przyszłości.
Zaczęło się od Nobla
Grafen, który wywodzi się z grafitu, trafił na czołówki gazet w 2010 roku, kiedy dwóch naukowców - Andre Geim i Konstantin Novoselov - otrzymało Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za pracę nad nim. Badania materiału rozpoczęły się kilka lat wcześniej, a pierwszy grafen wyizolowano w 2004 roku.
Grafen jest strukturą zbudowaną z warstwowo ułożonych atomów węgla. Jest wyjątkowo giętki, świetnie przewodzi i jest wytrzymały. Gdyby udało się wytwarzać z niego przedmioty codziennego użytku, zrewolucjonizowałby nasze życie bardziej niż krzem.
Już sprzedajemy
Jednak do tej pory nie znamy żadnych rzeczywistych zastosowań tego materiału. Mimo że Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych (ITME) w Warszawie wynalazł kilka sposobów na produkcję grafenu, to maszyny zdolne do masowej produkcji tego materiału na skalę przemysłową jeszcze nie istnieją.
Mimo to w Polsce inwestycje w innowacyjny materiał szybko rosną. Od grudnia ubiegłego roku Nano Carbon sprzedaje małe próbki grafenowe na całym świecie każdemu, kto jest zainteresowany, czyli głównie uniwersytetom i działom badawczo-rozwojowym.
- "Posiadamy zakłady produkcyjne w Warszawie i inwestujemy w więcej maszyn, żeby być gotowym na produkcję masową" - mówi menedżer do spraw rozwoju Nano Carbon Jan Błaszczyk. Wśród ewentualnych klientów wymienia się także dużych graczy rynku światowego - Hitachi i IBM.
Najwięksi zainteresowani
W zeszłym roku KGHM TFI, fundusz inwestycyjny kopalnianego giganta KGHM, przejął 49 proc. udziałów w utworzonej przez Agencję Rozwoju Przemysłu spółce Nano Carbon zajmującej się badaniami nad grafenem oraz wprowadzeniem na rynek produktów z tą formą węgla - poinformowała Agencja Rozwoju Przemysłu.
Dla wielu może wydawać się szaleństwem inwestowanie w materiał, którego zastosowanie nie zostało jeszcze przetestowane. Jednak według Błaszczyka naukowcy mają przeświadczenie o pewności materiału.
Po próbkach wrócą po więcej
Model biznesowy Nano Carbon polega na budowaniu relacji z potencjalnymi nabywcami grafenu poprzez sprzedaż próbek. Kiedy pojawią się faktyczne zastosowania produktu, jest nadzieja, że wrócą do Nano Carbon po większe ilości nowatorskiego materiału. Do tej pory sklep internetowy założony przez Nano Carbon liczy sobie kilkudziesięciu klientów.
- "Nie planujemy pozostać sklepem internetowym na wieki" - ucina Błaszczyk i dodaje, że "sprzedawanie próbek nie jest podstawową działalnością, nawet jeśli dostarcza nam profity."
Inwestycje w milionach
- "Już wytwarzamy grafen za pomocą procesu zwanego CVD (chemiczne osadzania - chemical vapour deposition, przyp. red.) na miedzi i węgliku krzemu, co pozwala na uzyskanie grafenu o najwyższej jakości" - mówi w rozmowie Błaszczyk. - "W ciągu kilku lat powinniśmy być w stanie wyprodukować od kilkudziesięciu do kilkuset kilogramów płatków tego materiału dziennie."
Polska twierdzi, że jako pierwsza wprowadziła programy skupiające się na produkcji grafenu, jednak pojawiają się podobne głosy z innych krajów, szczególnie z Chin. Trudno powiedzieć, ile pieniędzy zostało do tej pory wydanych na badania rozwojowe w Polsce. Dotychczas rząd zainwestował ponad 200 mln złotych w różne mechanizmy wspierające naukowców pracujących nad grafenem.
Jak to jest zrobione?
Technologia, które może okazać się krzemem przyszłości, przez wiele lat wydawała się nieatrakcyjna ze względu na koszt produkcji. Polakom być może udało się rozwiązać ten problem. Dr Zygmunt Łuczyński z Instytutu Technologii Materiałów Elektronicznych opowiada o wytwarzaniu grafenu: - "Do pieca wkładamy folię miedzianą, ogrzewamy do ok. 1000 stopni Celsjusza i wpuszczamy mieszaninę gazów, np. wodór z niewielką ilością acetylenu. W tak wysokiej temperaturze acetylen rozpada się na składniki takie jak węgiel i wodór; atomy węgla osiadają na powierzchni folii, tworząc warstwę grafenu. Folię pokrytą materiałem wyjmujemy z pieca i w innym procesie technologicznym warstwę powstałego w ten sposób grafenu przenosimy na np. przezroczyste tworzywo sztuczne, otrzymując element elastycznego ekranu."
Tanio, taniej, najtaniej
- "Możemy już wyprodukować materiał za mniej niż 300 dol./cm kw. Kilka miesięcy prac i koszty obniżymy jeszcze bardziej. Wszystko dzięki innowacyjnej polskiej technologii" - mówi dr inż. Łukasz Kaczmarek z Politechniki Łódzkiej. Wraz z firmą Seco-Warwick ze Świebodzina budującą piece do obróbki metali stanęła do wyścigu w masowej produkcji grafenu.
