Technologia oparta na węglu. Czy grafen zrewolucjonizuje przyszłość gospodarki?

Grafen to warstwa atomów węgla o grubości jednego atomu, ułożonych w sześciokątną siatkę. Jest on budulcem grafitu (używanego m.in. w końcówkach ołówków), ale grafen sam w sobie jest substancją niezwykłą - o wielu zadziwiających właściwościach, które niejednokrotnie przyniosły mu miano "cudownego materiału".

- Grafen to zupełnie nowy materiał, który może zmienić obraz technologii. Mówimy tu o materiale tak cienkim, jak tylko można to sobie wyobrazić: o dwuwymiarowej formie węgla. To już nie jest nanotechnologia, ale atomotechnologia - mówi dr Włodzimierz Strupiński. Opracował on oryginalną technologię wytwarzania grafenu. To odkryty niedawno (w 2004 roku) materiał o zadziwiających właściwościach wytrzymałościowych (jest kilkaset razy wytrzymalszy niż stal), elektrycznych (minimalny opór elektryczny) i termicznych (bardzo dobrze przewodzi ciepło), które pozwalają tworzyć elektronikę znacznie szybszą niż elektronika oparta na krzemie.

Wyścig trwa

- To niesłychanie trudne, ale kto - i ośrodek naukowy, i państwo, w którym ten ośrodek działa - opanuje tę technologię, osiągnie najwyższy poziom zaawansowania technologicznego. Grafen jest tylko początkiem - pierwszym z rodziny materiałów dwuwymiarowych. A będą następne - podkreśla dr Strupiński.

Powiązany Artykuł

Globalne problemy z dostawami półprzewodników. Odczują je też konsumenci

Sześć lat temu Unia Europejska rozpoczęła realizację ambitnego projektu, którego celem było stworzenie czegoś w rodzaju Doliny Krzemowej dla grafenu. Projekt ten, zwany Graphene Flagship, miał za pomocą dźwigni finansowej w wysokości 1 mld euro w ciągu 10 lat wprowadzić grafen na rynki komercyjne. Projekt połączyłby akademickie i przemysłowe instytuty badawcze, aby nie tylko zapewnić komercjalizację badań nad grafenem, ale także uczynić Europę gospodarczą potęgą w zakresie technologii opartych na grafenie.

Do dziś unijna inwestycja w Graphene Flagship jest największym projektem w dziedzinie badań i rozwoju grafenu. W ciągu ostatnich sześciu lat w ramach Graphene Flagship powstało dziewięć firm i 46 nowych produktów na bazie grafenu.

Flagship pomógł w opracowaniu 17 komercyjnych produktów opartych na grafenie. Jednym z tych produktów jest elastyczny bezprzewodowy czujnik do pomiaru tętna i innych parametrów zdrowotnych. Innym jest pokryty grafenem kask motocyklowy, który został wprowadzony na rynek w 2016 roku. Grafen chroni kask przed uszkodzeniem w wyniku uderzenia lub wysokich temperatur.

W służbie środowisku

Zastosowań grafenu jest coraz więcej. Naukowcy starają się wykorzystać go również do walki z globalnym ociepleniem. Opracowali już energooszczędny filtr dwutlenku węgla w celu eliminowania go z atmosfery. Technologia ta, określana mianem "membrany", ma pozwolić na wyodrębnienie dwutlenku węgla z mieszanki gazów, który następnie może być przechowywany lub przekształcony w użyteczne związki chemiczne.

- Jednak wydajność obecnych filtrów dwutlenku węgla była ograniczona przez podstawowe właściwości obecnie dostępnych materiałów - wyjaśnia profesor Kumar Varoon Agrawal z EPFL's School of Basic Sciences.

Obecnie Agrawal kieruje zespołem inżynierów chemicznych, którzy opracowali najcieńszy na świecie filtr z grafenu, znanego na całym świecie "cudownego materiału", który w 2010 r. otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki. Ale filtr grafenowy jest nie tylko najcieńszy na świecie, może on również oddzielić dwutlenek węgla od mieszaniny gazów, takich jak te pochodzące z emisji przemysłowych, i to z wydajnością i szybkością przewyższającą większość obecnie stosowanych filtrów. Filtr grafenowy może obniżyć koszt wychwytywania dwutlenku węgla do 30 dolarów za tonę.

PolskieRadio24.pl/ alliedmarketresearch/ actu.epfl.ch/ nauka.gov.pl/ spectrum ieee/ mib