Świat ściga się w technologii grafenowej, bo wciąż jeszcze jest to ziemia nie do końca rozpoznana. W pościgu za sukcesem wystartowaliśmy wtedy, kiedy pozostali. Po raz pierwszy nie musimy gonić świata, bo już dziś współpracujemy z partnerem przemysłowym, aby zdobyć przewagę konkurencyjną na rynku - mówi prof. Piotr Kula, prorektor Politechniki Łódzkiej, który wspólnie z firmą SECO/Warwick SA. wytwarza grafen według własnego patentu.
Grafen zbudowany jest z pojedynczej warstwy atomów węgla ułożonych w sieć heksagonalną. Jest ponad stukrotnie mocniejszy od stali. Można go rozciągać do około 20 procent bez uszkadzania. Ma wyjątkowe właściwości elektryczne - prędkość przepływu elektronów i wysoką przewodność. Jego przyszłe zastosowania wiążą się z produkcją tranzystorów, elastycznych wyświetlaczy dotykowych i baterii słonecznych. Grafen będzie można wykorzystać także w technologiach ekologicznych, jak uzdatnianie wody, ponieważ materiał ten nie przepuszcza gazów, za to jest przenikalny przez wodę.
Wytwarzanie grafenu to skomplikowany proces technologiczny, który doskonali wiele ośrodków naukowych na całym świecie. Polacy opatentowali kilka sposobów wytwarzania grafenu. Z tymi patentami wiąże się wiele nadziei - są atrakcyjne kosztowo, więc można liczyć na to, że świat chętnie będzie zaopatrywał się u nas w ten cenny produkt. Ale okazuje się, że nie zawsze jest to taki produkt, jakiego potrzebują ewentualni nabywcy. Próbki grafenu wytwarzane różnymi metodami mogą bardzo się między sobą różnić.
"Chciałbym zburzyć mit słowa grafen. Na to hasło różne ośrodki oferują produkt na bazie węgla, ale pod względem struktury, warstwowości, wielkości pojedynczych krystalitów te produkty się niezwykle między sobą różnią, a zatem mają różne właściwości i różny potencjał aplikacyjny" - tłumaczy prof. Kula.
W ramach prac badawczo-rozwojowych nad grafenem łódzki zespół prowadzi również benchmarking światowy, czyli kupuje od dostawców z całego świata to, co oferują oni jako grafen i bada jego właściwości.
"Takiego grafenu wielkopowierzchniowego, za jaki Geim i Nowosielow dostali Nagrodę Nobla, jeszcze komercyjnie nie kupiłem - ani ja, ani nikt z mojego zespołu. Nasz jest bliski ideału. Jest to grafen polikrystaliczny, czyli składa się z wielu ziaren. Możemy hodować pojedyncze ziarna, albo duże płaty. Wytwarzamy już >>bardzo ładny<< grafen, pokazywaliśmy go wiele razy na wystawach światowych, na przykład w ubiegłym roku w Waszyngtonie" - mówi profesor.
Politechnika Łódzka wytwarza grafen według oryginalnej technologii, którą tutejsi uczeni opatentowali i zgłosili do ochrony w Europejskim Urzędzie Patentowym. Łódzki "przepis" na grafen opiera się na innym mechanizmie wytwarzania i wzrostu grafenu niż technologia, jaką opatentował Instytut Technologii Materiałów Elektronowych. Metoda prof. Kuli polega na wytwarzaniu grafenu z ciekłej matrycy metalicznej.
Poza tym, że grafen podoba się jurorom na targach wynalazków, liczy się rzecz jasna jego przydatność do zastosowania w praktyce. Technologia musi być zatem doskonalona pod te zastosowania. Firma Seco/Warwick pod wodzą wiceprezesa Wojciecha Modrzyka pracuje nad specjalnymi piecami do przemysłowej produkcji grafenu. Opracowany prototyp pieca na początku lutego trafił do laboratoriów Politechniki Łódzkiej.
"Urządzenie przemysłowe zbudowane według naszego projektu przez partnera przemysłowego na razie będzie produkowało grafen na potrzeby prac nad nowym materiałem" - mówi prof. Kula.
Chodzi o materiał, nad którym uczelnia wraz z partnerem przemysłowym pracują w ramach programu Graf-Tech. W projekcie "Grafenowy nanokompozyt do rewersyjnego magazynowania wodoru" partnerzy - Instytut Inżynierii Materiałowej PŁ i Seco/Warwick planują opracować materiał, z którego wykonane zostaną zbiorniki paliwa wodorowego, a także filtry, sensory, ekrany chroniące przed promieniowaniem elektromagnetycznym, czynniki odkształcania.
"Jeżeli chcemy przechowywać wodór w sporych ilościach, to tego grafenu musimy mieć dużo za relatywnie niską cenę. Pamiętajmy, że jest to tylko jedna warstwa atomowa, która może przyłączać i oddawać atomy wodoru po jednej i drugiej stronie. Teraz musimy zbudować model materiału trójwymiarowego. Będziemy pracować na bazie płatów grafenu z odpowiednimi odległościami pomiędzy warstwami grafenu - tak, żeby ta przestrzeń była przepuszczalna dla wodoru, który w jednych warunkach termodynamicznych wchodzi do środka zbiornika, a w drugich z niego wychodzi" - wyjaśnia prof. Kula.
Prorektor zapewnia, że partner przemysłowy dla jego uczelni został wybrany z najwyższą starannością. Firma jest polską spółką notowaną na GPW w Warszawie. Powstała jako wspólne przedsięwzięcie polskich przedsiębiorców z firmą matką w Pensylwanii. Obecnie jest spółką globalną, ma zakłady w Polsce, w USA, w Brazylii, w Rosji, Chinach i Indiach. Produkuje urządzenia do zaawansowanych procesów cieplnych, próżniowych i cieplno-chemicznych. Od 1996 roku prof. Kula wraz z zespołem jest strategicznym doradcą Seco/Warwick i razem z nią wdrożył wiele urządzeń.
"Podczas wspólnie prowadzonych badań nasunął nam się pomysł na perspektywiczną tematykę badawczą, która w przyszłości zaowocuje urządzeniami nowej generacji, nowymi możliwościami lokowania produktów na rynku. Tak zrodził się projekt - efekt budowanego przez wiele lat zaufania pomiędzy zespołem naukowym i firmą, z którą na co dzień współpracujemy" - wspomina profesor.
Zespół prof. Kuli składa się z kilkunastu pracowników zatrudnionych w Instytucie Inżynierii Materiałowej PŁ. Przy projekcie pracują też studenci i doktoranci, którzy mogą tu realizować prace dyplomowe na styku zaawansowanych technologii i transferu do przemysłu.
Na Politechnice Łódzkiej zespół prof. Izabelli Krucińskiej z Katedry Materiałoznawstwa, Towaroznawstwa i Metrologii Włókienniczej PŁ również pracuje w obszarze zaawansowanych materiałów na bazie grafenu głównie dla potrzeb elastycznej elektroniki i tekstroniki.
PAP - Nauka w Polsce, Karolina Olszewska | 
